電路原理(電容 集成電路NE555)

電容

1.特性:充放電,隔直流,通交流
2.電容是通過聚集正負電荷來存儲電能的
3.電容充放電過程可等效為導通回路
4.多電容并聯可以把容量疊加,但是多電容串聯就不會,只會疊加電容的耐壓值。
6.電容充放電時相當于通路,充放電結束時相當于斷路
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集成電路

簡稱芯片或IC,就是把很復雜的電路集成到一個硅片上,把他插到面包板上,只加led和電池,就可以讓一個復雜電路工作。
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一些入門的芯片:
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所有芯片都要有正負極的連接,不同芯片要求的輸入電壓不同,具體看手冊。學看手冊:
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然后就是信號輸入,主要是連接麥克風,光敏電阻之類的能產生信號的電路。
還有信號輸出,主要連接LED,蜂鳴器,喇叭等用于輸出效果的電路。
最后是設置電路,主要是外接電容,電阻這種方式來設置內部電路的相應功能和參數。例如LM386:
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NE555

時基芯片,是能產生時間基準的芯片,有定時器和延時開關。也可以實現其他用途。所有用途也只屬于三種類型:雙穩態,單穩態,無穩態。
雙穩態:電路可以穩定保持在兩種狀態,比如家里的電燈開關
單穩態:只能穩定在一種狀態,比如門鈴
無穩態:沒有保持在穩定狀態,一致在跳變

把該芯片電路劃分成獨立電路:
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比較器電路:用于電壓比較 。詳細學習可以看比較器的原理,線下先簡化成下圖:
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去掉電源正負極(只是簡便化,并不是把電源真去掉了):
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比較器

比較輸入端的電壓大小,在輸出端輸出電壓值比較效果。

舉例

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輸入端:+號輸入3v電壓,-號輸入2v電壓,3>2,所以輸出端輸出高電平,高電平就是電源電壓,假如輸入電源就是6v,那么輸出的電壓就是6v:
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同理,下面這種情況輸出低電壓:
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如果兩個﹢號的電壓相等,那么輸出端就保持不變。但這只是理論上的,實際應用很難完全相等,應該盡量避免輸入電壓完全相等

雙穩態觸發器

輸入和輸出的關系
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輸出電路

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他的輸出端和Q端輸出的是相同的,他的作用是提高電流的輸出能力(因為有多個三極管的放大作用)

放電電路

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實現過程:
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他的b連接反Q的輸出端,反Q輸出高電平時,ce導通

復位電路

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分壓電阻

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因為電阻串聯分壓的特性,所以三等分后:
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最終簡化版:

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剛通電時,雙穩態觸發器沒有觸發,處于關狀態,S和R都輸入低電平,Q輸出低,反Q輸出高,3腳輸出低電平,放電電路的三極管導通,7腳和負極導通,相當于也輸出低電平。
之后讓觸發器觸發,反Q變成低電平,3腳輸出高電平,7腳不再輸出高電平,三極管截止,又因為7腳沒有上拉電阻,7腳處于無電壓的懸空狀態(開漏狀態)。
如何讓觸發器進入觸發狀態?
比較器2輸出高電平,也就是2腳電壓要小于2才可以,所以2腳連接負極(0v電壓)。這樣就可以觸發了,3腳輸出高電平,7腳處于懸空狀態,因為是雙穩態觸發電路,即使2腳的0v電壓斷開,S重新變低電平,當前穩態也不變,3腳依然高電平
如何清除觸發狀態?
R端高電平,也就是6腳電壓大于4,所以6腳接電源正極。
這里的三分之二電壓引出了一條線,接在5腳,這個就是電壓控制引腳,用來設置兩段分壓值的,通過外接輸入電壓改變兩個電阻段的值:
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所以就可以通過5腳來改變他下方兩個電阻的分壓值,當電路中不需要調節電壓時,可以連接一個0.01uF的電容:
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也可以懸空,不連接
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以上就方便了芯片的引腳理解:
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2和6是比較器的輸入端,當2的電壓小于vcc的三分之一,3腳輸出高電平,只要輸入一次就可以,即使2高于vcc三分之一電壓,3腳輸出也不變;只有在6輸入了大于vcc三分之二電壓時,3才變成低電平,這樣的話6也會失效,只有2再次輸入于vcc的三分之一時,3才變回高。

雙穩態電路(雙按鍵控制開關)

理解了上面,就可以搭配出雙穩態電路,通過兩個按鍵來點亮個熄滅LED
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操作:
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按鍵連接2腳和電源負極,按下按鍵,2腳輸入0v電壓,觸發觸發器,3腳輸出高電平,點亮LED,因為能輸出200mA電流,所以串聯一個100電阻。
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關燈按鍵,按下之后,6輸入電源電壓6v,觸發狀態清除,3腳低電平,LED滅。
如果兩個按鍵都沒按下,2和6都是懸空狀態,電平不穩定,很容易被干擾,用手指觸摸2腳都可能電量LED。
所以在2腳添加10K上拉電阻。在開燈鍵沒按下時,2腳電壓被10K電阻輸入到6v電壓。同理,6腳添加一個10K下拉電阻,沒按鍵時,6腳被10K電阻輸入0v電壓,所以就穩定了 (就是給一個默認狀態,避免因為懸空而產生的不確定狀態)
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單穩態電路(一個按鍵,開燈后延時熄滅)

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通電時,3為低電平,7和負極導通,這時相當于電容兩個引腳短接,會放電,7和6連接,6也是0v.
按鍵后3變高,led亮,7不再和負極導通,電容充電,充電過程中,6的電壓會緩慢升高,升高到4v以上,大于三分之二電壓,6就觸發,3變回低電平,LED滅,7又和負極導通,電容放電。起到延時關燈效果。
延時時間由電阻R1和電容C1決定。延時時間T = R1 × C1

無穩態電路(不按鍵,亮滅各交替一段時間)

把2和6連一起,變成一個綜合引腳,稱他為2+6腳,加一個47K電阻,目的是當7和電源負極導通時,電容的電不會馬上放光,而是通過47K電阻緩慢放電。然后正極和7加一個10K電阻,當7懸空時,讓電源正極通過10K和47K電阻,給電容緩慢充電。
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上電后,3為低電平,7和負極導通,此時電容中的電量通過47K電阻緩慢放電,電容正極的電壓不斷下降,降到小于三分之一電源電壓時,2觸發,3變高電平,LED亮,此時7和負極斷開,懸空,電容不再放電,通過10K和47K電阻給電容緩慢充電,當電容正極電壓升到大于三分之二電壓時(4v)6觸發,3輸出低電平,LED滅,7再次導通,給電容放電。所以交替進行,如下兩個圖:
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