Генератор изменения скорости 555

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две батареи по 6 вольт.
• Один конденсатор, 470 мкФ, электролитический, 35 Вт постоянного тока (каталог Radio Shack № 272-1030 или аналог)
• Один конденсатор, 0,1 мкФ, неполяризованный (каталог Radio Shack № 272-135)
• Одна микросхема таймера 555 (каталог Radio Shack № 276-1723)
• Два транзистора PNP - рекомендуются модели 2N2907 или 2N3906 (каталог Radio Shack № 276-1604 представляет собой пакет из пятнадцати транзисторов PNP, идеально подходящих для этого и других экспериментов).
• Два светодиода (каталог Radio Shack № 276-026 или аналог)
• Один резистор 100 кОм.
• Один резистор 47 кОм.
• Два резистора 510 Ом.
• Детектор звука с наушниками

Номинальное напряжение на конденсаторе 470 мкФ не критично, если оно значительно превышает максимальное напряжение источника питания. В этой конкретной схеме это максимальное напряжение составляет 12 вольт. Убедитесь, что вы правильно подключили этот конденсатор в цепи, соблюдая полярность!

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 13:«Конденсаторы»

Уроки электрических цепей , Том 4, глава 10:«Мультивибраторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Чтобы проиллюстрировать, как использовать таймер 555 в качестве нестабильного мультивибратора.
• Показать практическое применение схемы зеркала тока.
• Чтобы помочь понять взаимосвязь между током конденсатора и скоростью изменения напряжения конденсатора.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Опять же, мы используем микросхему таймера 555 в качестве нестабильного мультивибратора или генератора. Однако на этот раз мы сравним его работу в двух разных режимах зарядки конденсаторов:традиционном RC и постоянном токе.

Подключение контрольной точки №1 (TP1) к контрольной точке №3 (TP3) с помощью перемычки. Это позволяет конденсатору заряжаться через резистор 47 кОм. Когда конденсатор достигает 2/3 напряжения питания, таймер 555 переключается на « разряд »И почти сразу разряжает конденсатор до уровня 1/3 напряжения питания. С этого момента цикл зарядки начинается снова.

Измерьте напряжение непосредственно на конденсаторе с помощью вольтметра (предпочтительно цифровой вольтметр) и отметьте скорость заряда конденсатора с течением времени. Сначала оно должно быстро расти, а затем спадать по мере увеличения напряжения питания до 2/3, как и следовало ожидать от схемы зарядки RC.

Снимите перемычку с TP3 и снова подключите ее к TP2. Это позволяет заряжать конденсатор через плечо контролируемого тока цепи токового зеркала, образованной двумя PNP-транзисторами. Снова измерьте напряжение непосредственно на конденсаторе, отметив разницу в скорости зарядки во времени по сравнению с последней конфигурацией схемы.

При подключении TP1 к TP2 конденсатор получает почти постоянный зарядный ток. Постоянный ток заряда конденсатора дает линейную кривую напряжения, как описано уравнением i =C (de / dt) . Если ток конденсатора постоянный, то будет и скорость изменения его напряжения с течением времени. В результате появится « наклон », А не« пилообразной ”Форма волны:

Зарядный ток конденсатора можно измерить напрямую, заменив перемычку амперметром. Амперметр необходимо настроить на измерение силы тока в диапазоне сотен микроампер (десятых долей миллиампера). Подключенный между TP1 и TP3, вы должны увидеть ток, который начинается с относительно высокого значения в начале цикла зарядки и спадает к концу. Однако при подключении между TP1 и TP2 ток будет намного более стабильным.

Это интересный эксперимент по изменению температуры любого зеркального транзистора, прикоснувшись к нему пальцем. По мере того, как транзистор нагревается, он будет проводить больший ток коллектора при том же напряжении база-эмиттер. Если управляющий транзистор (подключенный к резистору 100 кОм) задевает, ток уменьшается.

Если контролируемый транзистор задел, ток увеличивается. Для наиболее стабильной работы токового зеркала два транзистора должны быть скреплены вместе, чтобы их температуры никогда не различались на сколько-нибудь значительную величину.

Эта схема работает так же хорошо на высоких частотах, как и на низких частотах. Замените конденсатор 470 мкФ конденсатором 0,1 мкФ и воспользуйтесь звуковым детектором, чтобы определить форму волны напряжения на выходном зажиме 555. Детектор должен издавать звуковой тон, который легко слышать. Напряжение конденсатора теперь будет меняться слишком быстро, чтобы его можно было увидеть с помощью вольтметра в режиме постоянного тока, но мы все равно можем измерить ток конденсатора с помощью амперметра.

С помощью амперметра, подключенного между TP1 и TP3 (режим RC), измерьте как микроампера постоянного, так и переменного тока. Запишите эти текущие цифры на бумаге. Теперь подключите амперметр между TP1 и TP2 (режим постоянного тока).

Измерьте как микроамперы постоянного тока, так и микроамперы переменного тока, отмечая любые различия в показаниях тока между этой конфигурацией схемы и последней. Измерение переменного тока в дополнение к постоянному - простой способ определить, какая конфигурация цепи дает наиболее стабильный зарядный ток.

Если бы схема токового зеркала была идеальной - зарядный ток конденсатора был абсолютно постоянным, - измеритель измерял бы нулевой переменный ток.