代码收藏家技术教程 2023-08-03

深入探索NE555集成电路：物联网中的经典选择（超详细解析）

NE555是一款经典的集成电路，它在电子领域被广泛应用于定时器、脉冲发生器、电压控制振荡器等各种应用场景。它的设计简单、易于使用，并且具备稳定可靠的性能，因此深受电子爱好者和工程师的青睐。本篇博客将详细介绍NE555的原理、工作模式和常见应用，帮助读者更深入了解这一经典电路。

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。

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。

NE555是一款经典的集成电路，它的内部电路结构包括比较器、RS触发器（RS Flip-Flop）、电压比较器和输出级三个主要功能模块。下面将对NE555的内部电路进行详细分析：
内部结构图

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。

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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。