基本原理
NE555主要由分壓電路，電壓比較器，RS觸發器三部分組成；
| 分壓電路 | 電壓比較器 | RS觸發器 |
|---|---|---|
| 提供電壓比較器比較電壓 | 根據觸發信號輸出高低電平 | 用於輸出矩形波 |
| 當\(V_A>\frac{2}{3}V_{cc}\),\(C_1\)輸出低電平，反之輸出高電平。 | ||
| 當\(V_B>\frac{1}{3}V_{cc}\),\(C_1\)輸出高電平，反之輸出低電平。 | ||
| \(C_1\)觸發器輸出端接RS觸發器Reset引腳,低電平有效。 | ||
| \(C_2\)觸發器輸出端接RS觸發器Set引腳,低電平有效。 | ||
| \(V_A\) | \(V_B\) | \(R\) |
| -- | -- | -- |
| \(>\frac{2}{3}V_{cc}\) | \(>\frac{1}{3}V_{cc}\) | 0 |
| \(<\frac{2}{3}V_{cc}\) | \(>\frac{1}{3}V_{cc}\) | 1 |
| \(<\frac{2}{3}V_{cc}\) | \(<\frac{1}{3}V_{cc}\) | 1 |
該圖為數據手冊中輸出為方波的多諧振盪器。
把它代入到原理圖中進行分析。
| \(V_A=V_B\) | \(R\) | \(S\) | \(Q\) | 放電管 | 電容(6腳與地之間) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0V | 1 | 0 | 1 | 截至 | 充電 |
| \(>\frac{1}{3}V_{cc}\) | 1 | 1 | 保持原狀態 | 保持原狀態 | 充電 |
| \(>\frac{2}{3}V_{cc}\) | 0 | 1 | 0 | 導通 | 放電 |
| \(<\frac{2}{3}V_{cc}\) | 1 | 1 | 保持原狀態 | 保持原狀態 | 放電 |
| \(<\frac{1}{3}V_{cc}\) | 1 | 0 | 1 | 截至 | 充電 |
| 電源接通時電容從\(0V\)開始充電, | |||||
| 電容電壓達到\(\frac{2}{3}V_{CC}\)時，輸出狀態發生變化，電容通過\(R_2\)和導通后的放電管開始放電。 | |||||
| 當放電到低於\(\frac{1}{3}V_{CC}\)時，放電管截至，電容繼續開始充電。 | |||||
| 通過電容充放電的循環過程產生矩形波。 |
公式推導
根據一階電路的三要素公式：
\(f(t)=f(\infty)+[f(0_+)-f(\infty)]*e^{\frac{t}{\tau}}\)
\(t=RC\ln_{}{\frac{f(0_+)-f(\infty)}{f(t)-f(\infty)}}\)
\(f(0_+)\):初始值
\(f(\infty)\):穩態值
\(f(t)\)：充放電的目標值
由\(V_{CC}\)經過\(R1、R2\)給電容由\(\frac{1}{3}V_{CC}\)充電到\(\frac{2}{3}V_{CC}\)
初始值為：\(\frac{1}{3}V_{CC}\)
穩態值為：\(V_{CC}\)
目標值為：\(\frac{2}{3}V_{CC}\)
代入公式：
\(th=(R1+R2)C\ln_{}{\frac{\frac{1}{3}V_{CC}-V_{CC}}{\frac{2}{3}V_{CC}-V_{CC}}}\)
\(th=(R1+R2)C\ln_{}{\frac{\frac{2}{3}V_{CC}}{\frac{1}{3}V_{CC}}}\)
\(th=(R1+R2)C\ln_{}{2}\)
\(th=(R1+R2)C*0.693\)
充電過程中Q為高電平,所以\(th\)為高電平輸出時間。
放電管導通，電容經\(R2\)接地放電，由\(\frac{2}{3}V_{CC}\)放電到\(\frac{1}{3}V_{CC}\)
初始值為：\(\frac{2}{3}V_{CC}\)
穩態值為：\(0V\)
目標值為：\(\frac{1}{3}V_{CC}\)
代入公式：
\(th=(R1+R2)C\ln_{}{\frac{\frac{2}{3}V_{CC}-0}{\frac{1}{3}V_{CC}-0}}\)
\(tl=R2*C\ln_{}{\frac{\frac{2}{3}V_{CC}}{\frac{1}{3}V_{CC}}}\)
\(tl=R2*C\ln_{}{2}\)
\(tl=R2*C*0.693\)
放電過程中Q為低電平，所以\(tl\)為低電平輸出時間
推導出：
周期：\(T=th+tl=(R1+2R2)C*0.693\)
頻率：\(f=\frac{1}{T}=\frac{1.44}{(R1+2R2)C}\)
占空比：\(D=\frac{tl}{T}=\frac{R2}{R1+2R2}\)
通過調節\(R1、R2、C\)可以改變頻率或者周期，調節\(R2\)可以調節占空比。
按照上面接法，\(Q\)端輸出矩形波，電容端輸出鋸齒波。