Астабильный генератор на таймере 555: демо со светодиодами и исследование скважности

Детали и материалы

• Две батареи 6 В
• Конденсатор 0.1 мкФ неполярный (Radio Shack #272‑135)
• Таймер 555 (Radio Shack #276‑1723)
• Два светодиода (Radio Shack #276‑026 или аналогичные)
• Резистор 1 МОм
• Резистор 100 кОм
• Два резистора 510 Ом
• Аудиодетектор с наушниками
• Осциллограф (рекомендуется, но не обязателен)

Осциллограф помогает анализировать формы волн, но аудиодетектор — практичная альтернатива, если его нет.

Перекрёстные ссылки

Lessons In Electric Circuits, Т. 4, Гл. 10: «Мультивибраторы».

Цели обучения

• Продемонстрировать таймер 555 как астабильный мультивибратор.
• Объяснить и рассчитать скважность.

Схема

Иллюстрация

Инструкции

Таймер 555 — универсальный таймер, способный работать как астабильный мультивибратор. В связке с конденсатором и двумя резисторами, как показано, он генерирует свободные колебания, создавая прямоугольный выходной сигнал, который поочерёдно включает и выключает два светодиода.

Схема работает за счёт чередования заряда и разряда конденсатора. 555 разряжает конденсатор, когда напряжение на выводе Threshold превышает две трети V_CC. Разряд прекращается, когда напряжение на выводе Trigger падает ниже одной трети V_CC, заставляя напряжение на конденсаторе колебаться между 1/3 и 2/3 V_CC по пилообразному закону.

Во время заряда ток течёт через последовательные резисторы 1 МОм и 100 кОм, создавая большую временную постоянную. Когда вывод Discharge притягивается внутренним транзистором к нулю, конденсатор разряжается только через резистор 100 кОм, давая гораздо меньшую временную постоянную. Полученная прямоугольная волна имеет период «высокого» состояния длиннее, чем «низкого», что даёт скважность больше 50 %.

Вывод Output таймера 555 в высоком состоянии (≈V_CC) пока заряжается конденсатор, и в низком (≈0 В) — пока разряжается. Этот чередующийся сигнал управляет двумя светодиодами в противофазе, поэтому один светодиод горит дольше другого, отражая скважность.

Используйте аудиодетектор или осциллограф для визуализации формы волны. Меняйте значения резисторов и конденсатора, чтобы наблюдать изменения частоты и скважности.

Связанный рабочий лист

• Рабочий лист по схемам таймеров