ne555方波发生器详解

发布时间：2023-05-24

一、ne555简介

ne555是一种通用的定时器/发生器芯片，由美国的Signetics公司设计并于1972年推出。它可广泛应用于定时、脉冲、计数、测量、控制等领域，成为模拟和数码电路中非常重要的一种IC。

二、ne555方波发生器

ne555方波发生器是ne555电路的一种应用，它能够稳定地产生一种频率为f、占空比为50%的方波信号。ne555方波发生器的原理是利用ne555的内部电荷泵电路（Charge Pump Circuit）构成Astable多谐振荡器（Multivibrator），通过调整R1、R2和C1的数值，可以获得不同的频率和占空比的输出信号。

三、ne555方波发生器原理

ne555方波发生器的原理图如下：

      +-----------------------------+
      |                             |
      |                             |
      |              +-------+      |
      |              |       |      |
      |            +-+       |      |
      |            | |       |      |
    C1|          +-+-+       |      |
      |          | | |       |      |
  +---|---+      | | |  NE555|      |
  |   R1  |      | | |       |      |
  |      |   +--+ +-+       |      |
  |      |   |    |         |      |
  |      |   |    |         |      |
  |      |   |   --- GND     |      |
  |      |   |     |         |      |
+-+      +---|-----+---------+------+
| |          |
| |          |
| |          |
+-+        +-------+
            R2

其中R1和R2用于控制输出波形的频率，C1用于控制输出波形的占空比。 当电路电源上电后，ne555的2脚和6脚都会被连接到Vcc，此时ne555内部的电荷泵电路会快速地从1脚向5脚充电，直到电压达到2/3 Vcc，ne555的输出引脚3就会翻转为低电平。当电荷泵电路开始从5脚向1脚放电时，当电压下降到1/3 Vcc时，输出引脚3就会翻转为高电平。这样就完成了一次方波的输出。 下面我们来具体分析ne555方波发生器的工作原理： 1、当输出为低电平时（稳压器内部电容充电时），C1通过R2和R1进行充电。 2、当电荷从C1流过R1和R2时，ne555的2脚和6脚的电压会下降，当电压降到1/3 Vcc以下时，输出就会翻转为高电平。 3、此时，C1通过R1进行放电，直到电压降到2/3 Vcc以下，输出就会再次翻转为低电平。 4、当C1再次充电到1/3 Vcc以上时，输出又会翻转为高电平，如此往复，就形成了一种频率为f、占空比为50%的方波信号。

四、ne555方波发生器调试

ne555方波发生器的调试涉及到R1、R2和C1的数值的选择，从而获得不同的频率和占空比的输出信号。 1、计算频率： 频率f的计算公式为：f=1.44/((R1+2*R2)*C1) Hz。 在设计电路时，R1和R2的数值尽量不要太小，这样可以有效降低电路的功率消耗，C1的数值要根据实际需求进行选择。 2、调整占空比： 占空比的计算公式为：D=(R1+R2)/(R1+2*R2)。 可以发现，当R1和R2的比值较大时，占空比会接近于50%。如果需要调整占空比，可以通过改变R1和R2的比值或者改变C1的数值来实现。

五、ne555方波发生器电路示例

下面是一份ne555方波发生器的电路设计示例：

      +----------------------------+
      |                            |
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      |             +-------+      |
      |             |       |      |
      |           +-+       |      |
      | 10k       | |10k    |      |
    C1 |           | |       |      |
      |          +-+-+      |      |
+-----|---+      | | |      |      |
|  10k |   |      | | | NE555|      |
|      |   |      | | |      |      |
|      |   +------+ +-+      |      |
|      |          |          |      |
|      |     +----+          |      |
|      |     |               |      |
|      |     |              O      |
|      |     |              |      |
|      |     |              +------+----> Output
|      |     |              |      |
|      |     |         4k7  |      |
|      |     |         \_/  /      |
|      |     |        |   |/       |
|      |     |        |    \_ diode|
|      |     |        | 1N4148        |
|     GND   GND     GND

该电路频率的计算公式为：f=1.44/(C1*(10k+2*10k))=7.2/C1 Hz。 占空比的计算公式为：D=(10k+10k)/(10k+2*10k)=2/3。 该电路的输出波形如下：

      /\
     /  \
    /    \
   /      \
  /        \
_/          \_
|            |
|____________|
        t

六、小结

本文详细介绍了ne555方波发生器的原理和应用，对于需要使用ne555的工程师来说，了解和掌握ne555方波发生器的设计和调试是非常有必要的。

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