認(rèn)識模擬集成電路的NE555,了解集成電路工作原理

NE555是模擬電路中神一般的存在，可以不夸張的說掌握了NE555，就學(xué)會了模擬電路。

NE555起源于上個世紀(jì)70年代，由美國國家半導(dǎo)體公司發(fā)明，到現(xiàn)在還是非常流行。

NE555是一種集成電路，也被稱為555計時器，它廣泛應(yīng)用于模擬電路中。NE555集成電路具有多種應(yīng)用，包括方波發(fā)生器、多諧振蕩器、脈沖寬度調(diào)制器、定時器等。它是一種通用、可靠、經(jīng)濟(jì)實惠的電路元件，可用于各種模擬電路設(shè)計。

模擬電路組成

NE555集成電路是模擬電路中非常重要的元件之一，它的多種應(yīng)用使得它在各種電子設(shè)備中廣泛使用。我們來一起讀一讀NE555的芯片手冊C5157696。

芯片數(shù)據(jù)手冊的功能框圖中，這里面有幾個不熟悉的東西，運放、比較器、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(由兩個或非門組成)和反向門，下面一一做講解。

比較器(運放)

運放是一種電路元件，可以處理兩路電信號運放一般是通過比較輸入信號的電壓大小來產(chǎn)生輸出信號的。在運放的差分輸入端口，通常會接入兩個電壓信號，一個是(+IN)的電壓，一個是(-IN)的電壓。運放會通過放大、比較這兩個電壓信號的大小關(guān)系，然后產(chǎn)生一個輸出電壓信號。

需要配置輸出的高電壓，低電壓和運放的阻抗。阻抗越大，運放對電路的影響越小。

反相門(非門)

反相門是高電壓變低電壓，低電壓變高電壓。

非門(NOT gate)：非門是一種只有一個輸入端口和一個輸出端口的邏輯門，它的輸出等于輸入的反向，即當(dāng)輸入為高電平時，輸出為低電平，反之亦然。因此，非門有時也被稱為“反相器”。下圖是兩種常見的畫法。

或非門

或非門是電子電路中一種常見的元器件。

或非門(NORgate)是電子電路中常見的一種邏輯門?；蚍情T的輸出信號取決于所有輸入信號的狀態(tài)，但是只要有一個輸入信號是高電平，那么它的輸出信號就會是低電平;只有當(dāng)所有的輸入信號都是低電平時，它的輸出信號才會是高電平。

換句話說，或非門就像一個大門，只有所有的輸入都是關(guān)著的(低電平)，才會打開大門(輸出高電平)，否則大門就會保持關(guān)閉(輸出低電平)。

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是電子電路中一種常見的元器件。

1.有兩個穩(wěn)定狀態(tài)低電壓0態(tài)和高電壓1態(tài);

2.能根據(jù)輸入信號S將觸發(fā)置成0或1態(tài);

3.輸入信號消失后，被置成的0或1態(tài)能保存下來，

4.即具有記憶功能，直到R端高電壓重置為止。

輸出的電壓根據(jù)你第一次輸入的電壓相關(guān)，具有記憶功能，直到R端被高電壓電壓重置。

完整的NE555的原理圖

了解了NE555計時器之后，的主要我們參考文檔一起把NE555的原理圖畫出來，以下是原理圖和文檔圖的效果對比。

參考數(shù)據(jù)手冊接出應(yīng)用線路，步驟如下：

1.8號引腳和7號引腳之間接一個1k電阻。

2.7號引腳和6號引腳之間接一個100K電阻。

3.6號引腳和2號引腳之間短接。

4.2號引腳連接一個100nf的電容。

5.4號引腳拉高，不重置芯片。

6.5號引腳可以接一個0.01uf的電容濾波。

認(rèn)真觀察3號引腳輸出的波形，這是一個典型的振蕩器的波形，周期性的輸出高電平和低電平。電容的充放電時間就是一個周期。

NE555工作原理

NE555是一種常用的集成電路，也被稱為555定時器。它可以用來產(chǎn)生各種類型的脈沖波形，包括方波、脈沖、正弦波等。其工作原理是基于內(nèi)部比較器、多種外部電阻和電容等元件構(gòu)成的時序電路。NE555通常由電源電壓Vcc、地GND、控制電壓CV、輸出OUT和復(fù)位RST等引腳組成。

NE555的工作原理是：當(dāng)電源電壓Vcc被接通時，電路開始工作，電容器C開始充電，直到其電壓達(dá)到2/3的Vcc時，內(nèi)部比較器的輸出將變?yōu)楦唠娖?。此時，輸出OUT也會由低電平變?yōu)楦唠娖?。?dāng)電容器C電壓下降到1/3的Vcc時，內(nèi)部比較器的輸出將變?yōu)榈碗娖剑藭r輸出OUT也會由高電平變?yōu)榈碗娖?。電容器C又開始充電，電路又開始了一個新的周期。

周期T(秒)是由外部電容器C和兩個外部電阻R1、R2的值決定的，公式為T=0.693×(R1+2×R2)×C。占空比D是指方波周期中高電平的時間比例，公式為D=(R1+R2)/(R1+2×R2)。因此，通過改變電容器C和電阻R1、R2的值，可以改變方波波形的周期和占空比。

總之，NE555工作的原理是基于時序電路的構(gòu)建，通過改變外部電容器和電阻的數(shù)值來控制周期和占空比，實現(xiàn)各種脈沖波形的產(chǎn)生。

一般我們用芯片計算公式都會在里面給出，如果大家糾結(jié)公式的細(xì)節(jié)，就需要好好學(xué)習(xí)電學(xué)的各種知識。不過我們工程師以應(yīng)用為主的話，只需要看數(shù)據(jù)手冊就可以了。

0.693是自然對數(shù)e的一個近似值，通常也用符號In(2)表示。在NE555定時器的工作原理中，0.693是指電容器C充電或放電的時間常數(shù)，可以用來計算電容器充電或放電的時間。具體來說，當(dāng)電容器充電或放電時，其電壓會以指數(shù)形式增加或減小，電容器電壓到達(dá)63.2%(即1-1/e)時，電容器的充電或放電時間就等于0.693×R×C，其中R是電阻的值，C是電容器的電容值。因此，0.693常常被用于計算電容器充電或放電的時間。在NE555定時器中，由于電容器充電或放電的時間常數(shù)是0.693×(R1+2×R2)×C，所以0.693也會出現(xiàn)在計算定時器的周期和占空比的公式中。