模擬電路-NE555方波發生電路

ID:816824 · 發表于 2021-8-17 23:43

NE555是為8腳時基集成電路，只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久。其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載。

這張圖片展示的是NE555的封裝結構，其大小和我們的大拇指的指甲蓋一樣大。

其中8個引腳的功能分別為：

1腳：外接電源負端VSS或GND接地，一般情況下接地。

2腳：低觸發端TRIG。

3腳：輸出端Vout

4腳：是直接清零端。當此端接低電平（和電源的負端或者接地），則時基電路不工作，此時不論TRIG、THRES處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。

5腳：CONT為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

6腳：高觸發端TH。

7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。

8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 ~ 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 ~ 18V。一般用5V。

引腳雖然不多，但是不知道如何應用！這得結合著內部的結構才能綜合理解NE555的美妙！

內部結構是由：兩個電壓比較器、一個RS觸發器、一個反相器、三個等阻值的電阻（5kΩ）和一個三極管。

應用NE555最多的是方波的輸出，其中5引腳（CONT）電壓控制端我們先不用，可以讓其與地（GND）用一個電容相連防止電壓干擾。

我們先來了解一下RS觸發器的工作原理，其方波就是由RS觸發器的Q引腳發生的。

RS觸發器的Q引腳的電壓高低是通過R和S引腳控制，Q(—)是和Q引腳輸出相反的電壓。我們根據RS觸發器的真值表來判斷Q段的電壓。

RS觸發器的真值表：

X：狀態不定，在NE555中上電不會出現這種情況。

在NE555中與RS觸發器的R和S引腳相連接的是電壓比較器A1和A2

a端為正相輸入引腳，b端為反相輸入引腳，out是輸出端口。當Va>Vb時，out輸出高電壓（1）。當Vb>Va時，out輸出低電壓（0）。我們可以看到A1的“反相”和A2的“正相”是與三個等阻值的電阻相連，所以A1的b和A2的a分別是2Vcc/3和Vcc/3的恒定電壓值。

接下來我們根據外部電路和內部電路一起分析NE555如何產生一定頻率的方波。

其中參與形成方波的引腳有6（高觸發端TH）、2（低觸發端TRIG）和7（放電端）。其他引腳電壓不會自己改變，可以先不用看。

外部電路中6、2引腳和1（GND）相連接的電容是充當電壓儲存功能，目的是為了讓電壓從0到VCC連續升高（或者從VCC到0連續降低）。

我們先看第一步，當VCC瞬間上電，電容兩端電壓不會瞬間改變而是慢慢改變。即電容的電壓差從0V升高，當電壓在0V到Vcc/3時，A1輸出1，A2輸出0（圖中電壓比較器的0和1是代表著電壓值相比較的大小，不是真正意義上的大小，下圖一致）。根據RS真值表，可以推出Q輸出高電位，三極管截止。

第二步，電壓在Vcc/3到2Vcc/3值時，A1輸出1，A2輸出1，根據真值表輸出是上一次RS觸發器的狀態，那么還是高電平。此時三極管還是截止。

第三步，電壓升至2Vcc/3到Vcc之間時，A1輸出0，A2輸出1，根據真值表輸出是0低電平，而三極管的基極有電壓存在導致導通，圖中的紅色線條是引腳6和2的電壓與地連接，導致電壓下降。

第四步，當電壓下降到Vcc/3到2Vcc/3值時，A1輸出1，A2輸出1，根據真值表輸出是上一次RS觸發器的狀態，那么還是低電平。而且三極管還是導通并且電壓值繼續下降。

第五步，當電壓值下降到0V到Vcc/3時，A1輸出1，A2輸出0，根據真值表輸出1。此時NE555輸出高電平，三極管截止，電壓值開始升高，之后往復周期。

我們通過一組時序圖來看一下，各個引腳不同時期的電平對電路的影響。

NE555輸出方波的周期和占空比是和其電容和電阻所決定的，他們的計算公式有：

TH (高電平時間s) = 0.693* (R1+ R2) * C

TL (低電平時間s) = 0.693*R2 * C

F(輸出頻率) = 1.443 / ((R1+R2 *2) *C)

DCP(占空比%) = (TH / (TH + TL)) * 100

下圖是我用multisim仿真的NE555輸出方波。

gzh：天啟電子技術

ID:840402 · 發表于 2021-9-9 10:19

文中當Vb>Va時，out輸出低電壓（0）。我們可以看到A1的“反相”和A2的“正相”是與三個等阻值的電阻相連，所以A1的b和A2的a分別是2Vcc/3和Vcc/3的恒定電壓值。
這里A1的“反相”和A2的“正相”有點問題，應該是高電平比較器A1的同向輸入端和低電平比較器A2的反向輸入端與三個等阻值電阻相連參考電平為2/3Vcc與1/3Vcc

ID:816824 · 發表于 2021-9-12 16:17

xiaomada0532 發表于 2021-9-9 10:19
文中當Vb>Va時，out輸出低電壓（0）。我們可以看到A1的“反相”和A2的“正相”是與三個等阻值的電阻相連 ...

感謝指正�。。。�

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