【物联网】探索NE555:一款经典的集成电路(超详细)

【物联网】探索NE555:一款经典的集成电路(超详细)NE555 是一种集成电路 其内部结构包括比较器 RS 触发器 电压比较器和输出级三个主要功能模块 外部引脚则提供了与其他电路元件进行连接的接口

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+ [四、NE555的工作原理过程](#NE555_46) + [五、NE555的主要工作模式](#NE555_65) + - [1. 单稳态模式:](#1__69) - [2. 多稳态模式:](#2__72) - [3. 振荡器模式:](#3__75) + [六、NE555的常见应用](#NE555_78) + [总结:](#_90) 

一、NE555的概述

NE555是一种集成电路,其内部结构包括比较器、RS触发器、电压比较器和输出级三个主要功能模块,外部引脚则提供了与其他电路元件进行连接的接口。NE555的设计目的是为了提供一种简单方便的定时器解决方案,它广泛应用于模拟和数字电路中。
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二、引脚作用

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引脚 作用
引脚1(GND) 接地引脚。它连接到电路的地(地线)以提供电路的参考零电位。
引脚2(TRIG) 触发引脚。当这个引脚接收到负脉冲时(低电平触发),触发器将被置位,导致输出引脚发生状态变化。
引脚3(OUT) 输出引脚。它用于连接NE555的输出信号。输出信号可以是方波、脉冲等,具体取决于NE555的工作模式和电路设计。
引脚4(RESET) 复位引脚。当RESET引脚接收到低电平信号时,将复位NE555并将输出引脚拉低。
引脚5(CTRL) 控制电压引脚。通过控制电压引脚,可以调整NE555的阈值和触发电平。通常将CTRL引脚连接到VCC引脚,以获得标准的阈值和触发电平。
引脚6(THR) 阈值引脚。当这个引脚接收到高电平信号时,NE555的比较器将被复位,导致输出引脚变为低电平。
引脚7 (DIS) 禁用引脚。当DIS引脚接收到低电平信号时,NE555将被禁用,输出引脚将保持在低电平状态。如果不需要禁用功能,可以将DIS引脚连接到VCC引脚。
引脚8(VCC) 正电源引脚。它连接到正电源以提供电路所需的电源电压。

三、NE555内部组成

1. 比较器:
NE555内部有两个比较器,分别是Threshold(阈值)比较器和Trigger(触发)比较器。Threshold比较器连接到引脚6(THR),Trigger比较器连接到引脚2(TRIG)。这两个比较器用于检测阈值电压和触发电压的变化。

  • 阈值比较器:当电压在Threshold引脚(引脚6)上升时,该比较器将输出高电平信号。当Threshold电压超过Trigger电压时,比较器的输出将发生变化。
  • 触发比较器:当电压在Trigger引脚(引脚2)下降时,该比较器将输出低电平信号。当Trigger电压低于Threshold电压时,比较器的输出将发生变化。

2. RS触发器:
NE555内部包含一个RS触发器,用于存储输出引脚(引脚3)的状态。RS触发器的输入由Threshold比较器和Trigger比较器的输出控制。

  • R输入:与Threshold比较器的输出相连,控制RS触发器的复位。
  • S输入:与Trigger比较器的输出相连,控制RS触发器的置位。

3. 电压比较器:
NE555内部有一个电压比较器,用于检测电源电压。该电压比较器的输出与RS触发器相连。

  • VCC检测:电压比较器监测电源电压是否在正常工作范围内。当电源电压过低时,比较器将输出高电平信号,使RS触发器复位。

4. 输出级:
输出级连接到RS触发器并控制输出引脚(引脚3)的状态。

NE555输出架构为开漏(open-drain),不能直接提供高电平,只能拉低输出引脚。因此,在需要输出高电平时,通常需要外部上拉电阻将输出引脚拉高。

四、NE555的工作原理过程

NE555的工作原理可以分为两个阶段:充电和放电。当电源加电后,内部电容器开始充电,当充电电压达到特定阈值时,输出引脚产生高电平信号,然后电容器开始放电,当放电电压达到特定阈值时,输出引脚产生低电平信号,如此循环。

  1. 初始状态:NE555在工作开始时处于初始状态。输出引脚(引脚3)处于低电平,并且RS触发器处于复位状态。
  2. 充电阶段:当电源电压施加到NE555时,内部电容器开始充电。充电电流通过外部连接到Threshold引脚(引脚6)的电阻,使得电容器极板的电压逐渐上升。
  3. 阈值触发:当充电电容器的电压达到Threshold引脚的比较器阈值时,Threshold比较器将输出高电平。这会导致RS触发器置位,输出引脚(引脚3)开始转为高电平状态。
  4. 放电阶段:一旦RS触发器置位,输出引脚(引脚3)的高电平信号将导致电容器通过外部电阻开始放电。电容器开始放电,使得Threshold引脚(引脚6)的电压开始下降。
  5. 触发触发:当放电电容器的电压降低到低于Trigger引脚(引脚2)的比较器阈值时,Trigger比较器将输出低电平。这会导致RS触发器复位,并且输出引脚(引脚3)返回到低电平状态。
  6. 循环重复:经过放电阶段后,电容器开始再次充电,并且整个过程循环重复。NE555会持续地在充电和放电阶段之间切换,产生稳定的方波信号。

NE555是基于电容器的充电和放电过程控制触发和复位行为。通过调整外部电阻和电容器的数值,可以改变NE555输出方波的频率和占空比。

五、NE555的主要工作模式

1. 单稳态模式:

在单稳态模式下,输出引脚一直处于低电平状态,直到输入触发脉冲到来。一旦触发脉冲到达,输出引脚会发生跳变,输出高电平信号一段时间后又返回低电平状态。

2. 多稳态模式:

最后

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