Гистерезисный осциллятор 555

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Одна батарея 9 В
• Зажим для батареи (каталог Radio Shack № 270-325)
• Зажимы для мини-крючков (припаяны к зажиму для аккумулятора, каталог Radio Shack № 270-372)
• ИС таймера U1 - 555 (каталог Radio Shack № 276-1723)
• D1 - Красный светодиод (каталог Radio Shack № 276-041 или аналог)
• D2 - зеленый светодиод (каталог Radio Shack № 276-022 или аналог)
• R1, R2 - резисторы 1 кОм 1/4 Вт
• R3 - резистор 10 Ом 1/4 Вт
• R4 - 10 кОм, 15-оборотный потенциометр (каталог Radio Shack № 271-343)
• Конденсатор C1 - 1 мкФ (каталог Radio Shack 272-1434 или аналог)
• Конденсатор C1 - 100 мкФ (каталог Radio Shack 272-1028 или аналог)

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей Том 1, глава 16:Расчет напряжения и тока

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 16:Решение для неизвестного времени

Уроки электрических цепей , Том 4, глава 10:Мультивибраторы

Уроки электрических цепей, том 3, глава 8:Положительные отзывы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Узнайте, как использовать триггер Шмитта для простого RC-генератора.
• Изучите практическое применение постоянной времени RC.
• Изучите одну из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с таймером 555

СХЕМА

Вот один из способов нарисовать схему:

Как упоминалось в предыдущем эксперименте, существует еще одно соглашение, показанное ниже:

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Это один из самых простых RC-генераторов. Это просто и очень предсказуемо. Любой инвертирующий триггер Шмитта будет работать в этой конструкции, хотя частота будет несколько сдвигаться в зависимости от гистерезиса затвора.

Эта схема имеет нижнюю конечную частоту 0,7 Гц, что означает, что каждый светодиод будет чередоваться и загораться каждый чуть менее секунды. Когда вы поворачиваете потенциометр против часовой стрелки, частота увеличивается, переходя в диапазон высоких частот. Вы можете проверить это с помощью аудиодетектора (том VI, глава 3, раздел 12) или пьезоэлектрического динамика, по мере того как вы продолжаете вращать потенциометр, высота звука будет расти. Вы можете увеличить частоту в 100 раз, заменив конденсатор конденсатором емкостью 1 мкФ, что также повысит максимальную частоту до ультразвукового диапазона, около 70 кГц.

Из-за транзисторов Дарлингтона на выходе 555-й не переключается на рельсы (он не совсем достигает верхнего напряжения питания), и это приводит к тому, что прямоугольная волна генератора не совсем симметрична. Вы видите это, глядя на светодиоды? Чем выше напряжение источника питания, тем менее выражена эта асимметрия, а при более низких напряжениях питания она ухудшается. Если бы выходной сигнал был истинным по схеме rail-to-rail, это было бы 50% прямоугольной волны, чего можно было бы достичь, если использовать CMOS-версию модели 555, такую ​​как TLC555 (Radio Shack P / N 276-1718).

R3 был добавлен для предотвращения короткого замыкания выхода IC через C1, поскольку конденсатор замыкает часть переменного тока выхода 555 на землю. На разряженном аккумуляторе это не заметно, а вот при свежих 9V микросхема 555 сильно нагреется. Если вы удалите резистор и отрегулируете R4 на максимальную частоту, вы можете проверить это, это плохо для батареи или 555, но они выдержат короткое испытание.

ТЕОРИЯ ДЕЙСТВИЯ

Это гистерезисный осциллятор, который является разновидностью релаксационного осциллятора. Также это нестабильный мультивибратор. Это логическое ответвление эксперимента с триггером Шмитта 555, показанного ранее.

Формула для расчета частоты с этой конфигурацией с использованием 555:

$$ f =\ frac {0.7} {RC} $$

Гистерезис 555 зависит от напряжения питания, поэтому частота генератора была бы относительно независимой от напряжения питания, если бы не отсутствие выхода между шинами на шину.

Выход 555 либо заземлен, либо относительно близок к положительному напряжению. Это позволяет резистору и конденсатору заряжаться и разряжаться через выходной контакт. Поскольку это сигнал цифрового типа, светодиоды очень мало взаимодействуют при его работе. Первый импульс, генерируемый генератором, немного длиннее остальных. Эта и кривые заряда / разряда показаны на следующем рисунке, который также показывает, почему возникает асимметричная прямоугольная волна.

Попробуйте нашу схему с нестабильным таймером 555 в разделе «Инструменты».