ne555 资料 内部结构详解

一、门电路

1、与门

开关为1代表开关闭合，0代表开关断开。Y为1代表灯亮，0代表灯灭 AB同时为1时输出Y才为1，可理解为如下电路，开关AB同时闭合灯才亮

2、或门

开关为1代表开关闭合，0代表开关断开。Y为1代表灯亮，0代表灯灭

AB其中一个为1时输出Y为1，可理解为如上电路，开关AB闭合其中一个灯就亮

3、非门（小圆圈代表“非”）

开关为1代表开关闭合，0代表开关断开。Y为1代表灯亮，0代表灯灭 开关A闭合，则灯灭；A断开，则灯亮

4、“与非”门和“或非”门

与非门： 或非门：

二、电压比较器

功能：比较两个电压大小

当”+”输入端电压高于”－”输入端时，电压比较器输出为高电平； 当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平；

三、触发器

用Q*及Q’*表示Vc1和Vc2输入之前的G2和G1输出的状态 1、当Vc1=1，Vc2=0时，Q=(Vc2&&Q’*)’=1,则Q’=(Vc1&&Q)’=0 2、当Vc1=0，Vc2=1时，Q’=(Vc1&&Q*)=1,则Q=(Vc2&&Q’)=0 3、当Vc1=Vc2=1时，Q=(Q’*)’=Q*,Q’=(Q*)’=Q’*

4、当Vc1=Vc2=0时，Q’=(Vc1&&Q*)’ =(0&&Q*)’=1, Q=(Vc2&&Q’*)’=1

综上四点分析可知，除去第四点不在我们考虑范围内，前三点有两个规律： 1、当Vc1和Vc2相异时，触发器输出的Y等于Vc1的值

2、当Vc1=Vc2=1时，触发器输出的Y保持为上一次的状态Y*不变

四、ne555内部结构

→

图1

图3

图1可分成3个模块，如图2；为使电路简单化，如图3我们知道触发器输入什么会输出什么后，把触发器直接用方框代替即可，这样就不需要每次都去分析触发器如何工作

1、初始分析：

（1）如左图，ne555内部有三个5k欧的电阻，三个电阻分别占用电压为1/3 Vcc,则VR1和VR2的电势分别为2/3 Vcc，1/3Vcc，分别接入比较器C1的“+”和C2的“-”，则

(a)当Vi1>2/3 Vcc时，Vc1=0；当Vi1<2/3 Vcc时，Vc1=1; (b)当Vi2>1/3 Vcc时，Vc2=1；当Vi2<1/3Vcc时，Vc2=0。 （2）由图1可知，4脚连接的是输出端的与非门，当输入 4脚的为低电平时，此时不需要看G3门的另一端是什么，G3直接输出1，此时3脚输出持续

的低电平，换言之，当输入4脚为低电平时，不管芯片的其他脚如何工作，3脚都是输出低电平，即芯片不工作。故4脚为控制芯片是否工作的引脚（高电平工作，低电平不工作），即复位脚

(3)C1处在C1-R2-三极管TD回路中，当三极管TD导通（即G3门输出高电平）时，C1可通过此回路放电

由此分析，在上图电路中，由于Vi1与Vi2始终相等，故可列出两个比较器输出Vc1和Vc2的状态随Vi1/Vi2的变化如下表（4脚高电平情况下）： 情况 1 2 3 Vi1/Vi2 小于1/3 Vcc 大于1/3 Vcc且小于2/3 Vcc 大于2/3 Vcc Vc1 1 1 0 Vc2 0 1 1 触发器的输出Q 1 保持为上一状态的Q 0 三极管导通状况 截止 保持为上一状态 导通 电容所处状况 充电 保持为上一状态 放电 2、工作状态分析：

此电路工作大致原理：由电容充放电导致电容正极电势发生变化，进而改变比较器的输出，触发器再根据比较器对其的输入做出对应的输出，然后控制三极管的开关，进而又控制电容充放电的状态（称为反馈），如此循环。

（1）0~t0：电路刚开始工作时，由于电容两端电压为0，且电容电压不能突变，故Vi1=Vi2=0,此时满足上表情况1的情况,Vc1=1,Vc2=0,则触发器输出1，G3输出0，V0为高电平，此时三极管截止，电容通过Vcc-R1-R2-C1-GND充电

（2）t0~t1：当电容充电至超过1/3 Vcc的瞬间，即t0时刻后瞬 间，满足情况2，所有状态保持为0~t0时的状态，电容继续充电，V0仍为高电平

（3）t1~t2：t1时刻瞬间，即当电容充电至2/3 Vcc的瞬间，继续充电至超过2/3Vcc一点点的时刻，满足情况3，此时三极管导通，V0为低电平，电容通过C1-R2-三极管TD回路放电而不继续充电，所以电容电压不会超过2/3Vcc，或者说只会超过一点点然后又马上被降下来（因为在刚开始充电瞬间三极管导通了，导致电容放电，无法继续充电）。电容开始放电后，从超过2/3Vcc一点点放电至低于2/3Vcc的瞬间，满足情况2，所有状态保持t1瞬间的状态，电容继续放电，V0仍为低电平。

（4）t2~t3：t2时刻瞬间，即当电容放电至1/3 Vcc的瞬间，继续放电至低于1/3Vcc一点点的时刻，满足情况1，此时三极管截止，V0为高电平，电容通过Vcc-R1-R2-C1-GND充电而不继续放电，所以电容电压不会低于1/3Vcc，或者说只会低于一点点然后又马上被升上去（因为在刚开始放电瞬间三极管截止了，导致电容无法放电，开始充电）。电容开始充电后，从低于1/3Vcc一点点充电至高于1/3Vcc的瞬间，满足情况2，所有状态保持t1瞬间的状态，电容继续充电，V0仍为高电平。 （5）t3~t4：与（3）完全一致

综上分析，电容除了刚接通电源后电压会小于1/3Vcc，以后都一直维持在1/3Vcc~2/3Vcc，且在1/3Vcc时刻瞬间为情况1，1/3Vcc~2/3Vcc为情况2，2/3Vcc时刻瞬间为情况3，故V0会循环输出高低电平

3、计算：

由上图可知，V0输出高电平的时间为C1充电时间，输出低电平的时间为C1放电时间。而电容C1充电与R1、R2阻值、C1容值有关，放电时间与R2阻值、C1容值有关（电阻越大，回路中的电流越小，充放电越慢；容值越大，电容充放电到相同电压所需的时间越长（由公式C=Q/U））

经过一系列计算（需要<高数微分方程>及<电路>中的知识，此处计算过程略）

此电路充电时间T1=0.7（R1+R2）*C1，放电时间T2=0.7R2*C1，故整个周期T=T1+T2=0.7（R1+2*R2）*C1

五、从外部看ne555

六、应用

1、八音盒

2、命运之恋

Q1接收光照后，直接导通，2脚和6脚直接和Vcc相连，持续输入高电平，由上述分析可知，2和6同时为高电平时，3脚输出低电平，故LED常亮

3、单稳态延时照明电路