NE555芯片原理深度解析：构建高效方波发生电路的设计指南

最近在做一个八路抢答器电路，里面需要设计一个方秒脉冲电路，刚好用到了NE555这个芯片，于是又对这个芯片做了一些总结，包括如何设计一个方波发生电路。

一、NE555芯片介绍

NE555是一种集成电路，其内部包括了电压比较器，RS触发器，反相器等部分，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。

二、NE555引脚说明

三、NE555内部结构

3.1  RS触发器

当S=0，R=0时，输出不变
当S=0，R=1时，输出为0
当S=1，R=0时，输出为1
当S=1，R=1时，输出不确定

3.2  电压比较器

       电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。
       电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。

工作原理
电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
电压比较器的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：
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；
 

3.3  NE555工作原理

NE555要想输出方波信号就需要接成多谐振荡器

四、多谐振荡器

4.1  释义

多谐振荡器：即矩形脉冲产生电路，由于矩形脉冲中含有丰富的谐波分量，故常称多谐振荡器

4.2  工作特点

（1）无需输入信号

（2）无稳定状态，只有两个暂稳态

暂稳态：通过电容的充放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号

五、NE555产生方波原理

5.1 原理阐述

上电时，通过RA和RB给电容c充电，NE555的2脚和6脚的电压慢慢变大，当电容上面的电压小于1/3Vcc时，输出高电平;当电容上的电压大于1/3Vcc小于2/3Vcc时，保持当前状态(高电平);当电容上的电压大于2/3Vcc时，输出低电平，与此同时三极管导通电容开始放电，当电容上的电压大于1/3Vcc小于2/3Vcc时，保持当前状态（低电平）；当电容上的电压小于1/3Vcc时，输出高电平

5.2  参数计算

六、仿真

根据上面的原理和相关公式，设计了一个方秒发生电路，仿真结果如下：

作者：万众一芯