NE555是為(wei) 8腳時基集成電路,隻需簡單的電阻器、電容器,即可完成特定的振蕩延時作用。其延時範圍極廣,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製的負載。
這張圖片展示的是NE555的封裝結構,其大小和我們(men) 的大拇指的指甲蓋一樣大。
其中8個(ge) 引腳的功能分別為(wei) :
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處於(yu) 何電平,時基電路輸出為(wei) “0”,該端不用時應接高電平。
5腳:CONT為(wei) 控製電壓端。若此端外接電壓,則可改變內(nei) 部兩(liang) 個(ge) 比較器的基準電壓,當該端不用時,應將該端串入一隻0.01μF電容接地,以防引入幹擾。
6腳:高觸發端TH。
7腳:放電端。該端與(yu) 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的範圍是4.5 ~ 16V,CMOS型時基電路VCC的範圍為(wei) 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(nei) 部的結構才能綜合理解NE555的美妙!
內(nei) 部結構是由:兩(liang) 個(ge) 電壓比較器、一個(ge) RS觸發器、一個(ge) 反相器、三個(ge) 等阻值的電阻(5kΩ)和一個(ge) 三極管。
應用NE555最多的是方波的輸出,其中5引腳(CONT)電壓控製端我們(men) 先不用,可以讓其與(yu) 地(GND)用一個(ge) 電容相連防止電壓幹擾。
我們(men) 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引腳控製,Q(—)是和Q引腳輸出相反的電壓。我們(men) 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(hui) 出現這種情況。
在NE555中與(yu) 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(wei) 正相輸入引腳,b端為(wei) 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(men) 可以看到A1的“反相”和A2的“正相”是與(yu) 三個(ge) 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(men) 根據外部電路和內(nei) 部電路一起分析NE555如何產(chan) 生一定頻率的方波。
其中參與(yu) 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(hui) 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(chu) 存功能,目的是為(wei) 了讓電壓從(cong) 0到VCC連續升高(或者從(cong) VCC到0連續降低)。
我們(men) 先看第一步,當VCC瞬間上電,電容兩(liang) 端電壓不會(hui) 瞬間改變而是慢慢改變。即電容的電壓差從(cong) 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(yi) 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,那麽(me) 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(yu) 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,那麽(me) 還是低電平。而且三極管還是導通並且電壓值繼續下降。
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,之後往複周期。
我們(men) 通過一組時序圖來看一下,各個(ge) 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(jue) 定的,他們(men) 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。