【自学嵌入式：模电】 48. ne555输出方波原理 49. ne555外围电路

48. ne555输出方波原理 49. ne555外围电路

8电源5V经过Ra和Rb才接到电容，电容一会充电一会放电
后面三极管打开，电容放电，没打开就充电，中间会经过一个双稳态触发器
这个电路是 基于 NE555 定时器的多谐振荡器（无稳态振荡电路），核心是利用 NE555 内部的比较器、RS 触发器和充放电过程，产生连续的方波输出。以下是详细工作原理：

1. NE555 内部结构基础

NE555 内部包含：

• 分压器：3 个 5kΩ 电阻串联，将电源电压（+5V）分成 1/3 Vcc（≈1.67V，触发阈值） 和 2/3 Vcc（≈3.33V，阈值阈值），分别供给两个比较器。

• 两个比较器

  ：

  • 下比较器（触发端，2 脚）：检测电压是否低于 1/3 Vcc，低电平时置位 RS 触发器。
  • 上比较器（阈值端，6 脚）：检测电压是否高于 2/3 Vcc，高电平时复位 RS 触发器。

• RS 触发器：根据比较器输出翻转，控制输出级和放电管（7 脚内部的 NPN 晶体管）。

2. 外部元件作用

• 电容 C（100nF）：充放电的核心，电压变化触发比较器动作。
• 电阻 Ra（1kΩ）、Rb（10kΩ）：控制充放电时间，决定振荡频率。

3. 工作过程（充放电循环）

电路通电后，进入充电→放电→充电的循环，驱动 RS 触发器翻转，产生方波：

阶段 1：电容充电（输出高电平）

• 初始时，电容 C 电压为 0，触发端（2 脚，≈1.7V）低于 1/3 Vcc，下比较器输出高，置位 RS 触发器：
  • 输出级（3 脚）→ 高电平（经外部电路驱动，图中输出端逻辑）。
  • 放电管（7 脚内部）→ 截止（断开放电回路）。
• 充电路径：+5V → Ra（1kΩ）→ Rb（10kΩ）→ 电容 C → 地。
• 电容电压逐渐上升，直到 阈值端（6 脚，≈3.3V）达到 2/3 Vcc，上比较器输出高，复位 RS 触发器。

阶段 2：电容放电（输出低电平）

• RS 触发器复位后：
  • 输出级→ 低电平。
  • 放电管→ 导通（7 脚内部晶体管接地，形成放电回路）。
• 放电路径：电容 C → Rb（10kΩ）→ 放电管（7 脚）→ 地。
• 电容电压逐渐下降，直到 触发端（2 脚）低于 1/3 Vcc，下比较器再次置位 RS 触发器，回到阶段 1。

4. 频率计算（振荡周期）

振荡周期由 ** 充电时间（T₁）和放电时间（T₂）** 组成：

• 充电时间（电容从 0→2/3 Vcc）：T1=0.693×(R**a+R**b)×C
  （0.693 是 ln2，源于电容充电公式 V**C​=V**cc​(1−e−t/RC)，解出 t 当V**C​=2/3V**cc​时）
• 放电时间（电容从 2/3 Vcc→1/3 Vcc）：T2=0.693×R**b×C
  （放电公式 V**C​=V**cc​e−t/RC，解出 t 当V**C​=1/3V**cc​时，放电电阻仅 Rb，因 Ra 被放电管断开）
• 总周期：T=T1+T2=0.693×(R**a+2R**b)×C

代入参数（R**a=1kΩ,R**b=10kΩ,C=100n**F）：T≈0.693×(1k+2×10k)×100n**F≈0.693×21k×100n≈1.455m**s，对应频率≈687Hz（与图中波形周期匹配）。

5. 输出逻辑

NE555 的输出级驱动外部电路（图中三极管和电阻），最终输出方波，占空比由T1/T2决定（因R**a\=0，充放电时间不同，占空比≠50%）。

综上，该电路通过 NE555 的充放电反馈，自发产生连续方波，是典型的多谐振荡器应用，广泛用于脉冲信号发生、定时控制等场景。