認(rèn)識(shí)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(huì)了模擬電路。

NE555起源于上個(gè)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(jì)時(shí)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(shí)器等。它是一種通用、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電路元件，可用于各種模擬電路設(shè)計(jì)。

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(cè)C5157696。

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

比較器(運(yùn)放)

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

需要配置輸出的高電壓，低電壓和運(yùn)放的阻抗。阻抗越大，運(yùn)放對(duì)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(gè)輸入端口和一個(gè)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(shí)，輸出為低電平，反之亦然。因此，非門有時(shí)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(hào)取決于所有輸入信號(hào)的狀態(tài)，但是只要有一個(gè)輸入信號(hào)是高電平，那么它的輸出信號(hào)就會(huì)是低電平;只有當(dāng)所有的輸入信號(hào)都是低電平時(shí)，它的輸出信號(hào)才會(huì)是高電平。

換句話說，或非門就像一個(gè)大門，只有所有的輸入都是關(guān)著的(低電平)，才會(huì)打開大門(輸出高電平)，否則大門就會(huì)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(gè)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(hào)S將觸發(fā)置成0或1態(tài);

3.輸入信號(hào)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(jì)時(shí)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(duì)比。

參考數(shù)據(jù)手冊(cè)接出應(yīng)用線路，步驟如下：

1.8號(hào)引腳和7號(hào)引腳之間接一個(gè)1k電阻。

2.7號(hào)引腳和6號(hào)引腳之間接一個(gè)100K電阻。

3.6號(hào)引腳和2號(hào)引腳之間短接。

4.2號(hào)引腳連接一個(gè)100nf的電容。

5.4號(hào)引腳拉高，不重置芯片。

6.5號(hào)引腳可以接一個(gè)0.01uf的電容濾波。

認(rèn)真觀察3號(hào)引腳輸出的波形，這是一個(gè)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(shí)間就是一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)，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(shí)，內(nèi)部比較器的輸出將變?yōu)楦唠娖?。此時(shí)，輸出OUT也會(huì)由低電平變?yōu)楦唠娖?。?dāng)電容器C電壓下降到1/3的Vcc時(shí)，內(nèi)部比較器的輸出將變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)輸出OUT也會(huì)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(gè)新的周期。

周期T(秒)是由外部電容器C和兩個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)各種脈沖波形的產(chǎn)生。

一般我們用芯片計(jì)算公式都會(huì)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(shí)。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(cè)就可以了。

0.693是自然對(duì)數(shù)e的一個(gè)近似值，通常也用符號(hào)In(2)表示。在NE555定時(shí)器的工作原理中，0.693是指電容器C充電或放電的時(shí)間常數(shù)，可以用來計(jì)算電容器充電或放電的時(shí)間。具體來說，當(dāng)電容器充電或放電時(shí)，其電壓會(huì)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(shí)，電容器的充電或放電時(shí)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(jì)算電容器充電或放電的時(shí)間。在NE555定時(shí)器中，由于電容器充電或放電的時(shí)間常數(shù)是0.693×(R1+2×R2)×C，所以0.693也會(huì)出現(xiàn)在計(jì)算定時(shí)器的周期和占空比的公式中。