ne555方波發生器詳解

一、ne555簡介

ne555是一種通用的定時器/發生器晶元，由美國的Signetics公司設計並於1972年推出。它可廣泛應用於定時、脈衝、計數、測量、控制等領域，成為模擬和數碼電路中非常重要的一種IC。

二、ne555方波發生器

ne555方波發生器是ne555電路的一種應用，它能夠穩定地產生一種頻率為f、占空比為50%的方波信號。ne555方波發生器的原理是利用ne555的內部電荷泵電路（Charge Pump Circuit）構成Astable多諧振蕩器（Multivibrator），通過調整R1、R2和C1的數值，可以獲得不同的頻率和占空比的輸出信號。

三、ne555方波發生器原理

ne555方波發生器的原理圖如下：

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

其中R1和R2用於控制輸出波形的頻率，C1用於控制輸出波形的占空比。

當電路電源上電後，ne555的2腳和6腳都會被連接到Vcc，此時ne555內部的電荷泵電路會快速地從1腳向5腳充電，直到電壓達到2/3 Vcc，ne555的輸出引腳3就會翻轉為低電平。當電荷泵電路開始從5腳向1腳放電時，當電壓下降到1/3 Vcc時，輸出引腳3就會翻轉為高電平。這樣就完成了一次方波的輸出。

下面我們來具體分析ne555方波發生器的工作原理：

1、當輸出為低電平時（穩壓器內部電容充電時），C1通過R2和R1進行充電。

2、當電荷從C1流過R1和R2時，ne555的2腳和6腳的電壓會下降，當電壓降到1/3 Vcc以下時，輸出就會翻轉為高電平。

3、此時，C1通過R1進行放電，直到電壓降到2/3 Vcc以下，輸出就會再次翻轉為低電平。

4、當C1再次充電到1/3 Vcc以上時，輸出又會翻轉為高電平，如此往複，就形成了一種頻率為f、占空比為50%的方波信號。

四、ne555方波發生器調試

ne555方波發生器的調試涉及到R1、R2和C1的數值的選擇，從而獲得不同的頻率和占空比的輸出信號。

1、計算頻率：

頻率f的計算公式為：f=1.44/((R1+2*R2)*C1) Hz。

在設計電路時，R1和R2的數值盡量不要太小，這樣可以有效降低電路的功率消耗，C1的數值要根據實際需求進行選擇。

2、調整占空比：

占空比的計算公式為：D=(R1+R2)/(R1+2*R2)。

可以發現，當R1和R2的比值較大時，占空比會接近於50%。如果需要調整占空比，可以通過改變R1和R2的比值或者改變C1的數值來實現。

五、ne555方波發生器電路示例

下面是一份ne555方波發生器的電路設計示例：

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

該電路頻率的計算公式為：f=1.44/(C1*(10k+2*10k))=7.2/C1 Hz。

占空比的計算公式為：D=(10k+10k)/(10k+2*10k)=2/3。

該電路的輸出波形如下：

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

六、小結

本文詳細介紹了ne555方波發生器的原理和應用，對於需要使用ne555的工程師來說，了解和掌握ne555方波發生器的設計和調試是非常有必要的。