电路原理(电容 集成电路NE555)
电容
1.特性:充放电,隔直流,通交流
2.电容是通过聚集正负电荷来存储电能的
3.电容充放电过程可等效为导通回路
4.多电容并联可以把容量叠加,但是多电容串联就不会,只会叠加电容的耐压值。
6.电容充放电时相当于通路,充放电结束时相当于断路
集成电路
简称芯片或IC,就是把很复杂的电路集成到一个硅片上,把他插到面包板上,只加led和电池,就可以让一个复杂电路工作。
一些入门的芯片:
所有芯片都要有正负极的连接,不同芯片要求的输入电压不同,具体看手册。学看手册:
然后就是信号输入,主要是连接麦克风,光敏电阻之类的能产生信号的电路。
还有信号输出,主要连接LED,蜂鸣器,喇叭等用于输出效果的电路。
最后是设置电路,主要是外接电容,电阻这种方式来设置内部电路的相应功能和参数。例如LM386:
NE555
时基芯片,是能产生时间基准的芯片,有定时器和延时开关。也可以实现其他用途。所有用途也只属于三种类型:双稳态,单稳态,无稳态。
双稳态:电路可以稳定保持在两种状态,比如家里的电灯开关
单稳态:只能稳定在一种状态,比如门铃
无稳态:没有保持在稳定状态,一致在跳变
把该芯片电路划分成独立电路:
比较器电路:用于电压比较 。详细学习可以看比较器的原理,线下先简化成下图:
去掉电源正负极(只是简便化,并不是把电源真去掉了):
比较器
比较输入端的电压大小,在输出端输出电压值比较效果。
举例
输入端:+号输入3v电压,-号输入2v电压,3>2,所以输出端输出高电平,高电平就是电源电压,假如输入电源就是6v,那么输出的电压就是6v:
同理,下面这种情况输出低电压:
如果两个﹢号的电压相等,那么输出端就保持不变。但这只是理论上的,实际应用很难完全相等,应该尽量避免输入电压完全相等
双稳态触发器
输入和输出的关系
输出电路
他的输出端和Q端输出的是相同的,他的作用是提高电流的输出能力(因为有多个三极管的放大作用)
放电电路
实现过程:
他的b连接反Q的输出端,反Q输出高电平时,ce导通
复位电路
分压电阻
因为电阻串联分压的特性,所以三等分后:
最终简化版:
刚通电时,双稳态触发器没有触发,处于关状态,S和R都输入低电平,Q输出低,反Q输出高,3脚输出低电平,放电电路的三极管导通,7脚和负极导通,相当于也输出低电平。
之后让触发器触发,反Q变成低电平,3脚输出高电平,7脚不再输出高电平,三极管截止,又因为7脚没有上拉电阻,7脚处于无电压的悬空状态(开漏状态)。
如何让触发器进入触发状态?
比较器2输出高电平,也就是2脚电压要小于2才可以,所以2脚连接负极(0v电压)。这样就可以触发了,3脚输出高电平,7脚处于悬空状态,因为是双稳态触发电路,即使2脚的0v电压断开,S重新变低电平,当前稳态也不变,3脚依然高电平
如何清除触发状态?
R端高电平,也就是6脚电压大于4,所以6脚接电源正极。
这里的三分之二电压引出了一条线,接在5脚,这个就是电压控制引脚,用来设置两段分压值的,通过外接输入电压改变两个电阻段的值:
所以就可以通过5脚来改变他下方两个电阻的分压值,当电路中不需要调节电压时,可以连接一个0.01uF的电容:
也可以悬空,不连接
以上就方便了芯片的引脚理解:
2和6是比较器的输入端,当2的电压小于vcc的三分之一,3脚输出高电平,只要输入一次就可以,即使2高于vcc三分之一电压,3脚输出也不变;只有在6输入了大于vcc三分之二电压时,3才变成低电平,这样的话6也会失效,只有2再次输入于vcc的三分之一时,3才变回高。
双稳态电路(双按键控制开关)
理解了上面,就可以搭配出双稳态电路,通过两个按键来点亮个熄灭LED
操作:
按键连接2脚和电源负极,按下按键,2脚输入0v电压,触发触发器,3脚输出高电平,点亮LED,因为能输出200mA电流,所以串联一个100电阻。
关灯按键,按下之后,6输入电源电压6v,触发状态清除,3脚低电平,LED灭。
如果两个按键都没按下,2和6都是悬空状态,电平不稳定,很容易被干扰,用手指触摸2脚都可能电量LED。
所以在2脚添加10K上拉电阻。在开灯键没按下时,2脚电压被10K电阻输入到6v电压。同理,6脚添加一个10K下拉电阻,没按键时,6脚被10K电阻输入0v电压,所以就稳定了 (就是给一个默认状态,避免因为悬空而产生的不确定状态)
单稳态电路(一个按键,开灯后延时熄灭)
通电时,3为低电平,7和负极导通,这时相当于电容两个引脚短接,会放电,7和6连接,6也是0v.
按键后3变高,led亮,7不再和负极导通,电容充电,充电过程中,6的电压会缓慢升高,升高到4v以上,大于三分之二电压,6就触发,3变回低电平,LED灭,7又和负极导通,电容放电。起到延时关灯效果。
延时时间由电阻R1和电容C1决定。延时时间T = R1 × C1
无稳态电路(不按键,亮灭各交替一段时间)
把2和6连一起,变成一个综合引脚,称他为2+6脚,加一个47K电阻,目的是当7和电源负极导通时,电容的电不会马上放光,而是通过47K电阻缓慢放电。然后正极和7加一个10K电阻,当7悬空时,让电源正极通过10K和47K电阻,给电容缓慢充电。
上电后,3为低电平,7和负极导通,此时电容中的电量通过47K电阻缓慢放电,电容正极的电压不断下降,降到小于三分之一电源电压时,2触发,3变高电平,LED亮,此时7和负极断开,悬空,电容不再放电,通过10K和47K电阻给电容缓慢充电,当电容正极电压升到大于三分之二电压时(4v)6触发,3输出低电平,LED灭,7再次导通,给电容放电。所以交替进行,如下两个图:
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