Сборка триггера Шмитта на таймере 555: практическая схема и теория

Сборка триггера Шмитта на таймере 555: практическая схема и теория

Что понадобится

• 1 × батарея 9 В
• Клипса для батареи (Radio Shack #270‑325)
• Мини-крокодилы, припаянные к клипсе (Radio Shack #270‑372)
• 1 × потенциометр 10 кОм, 15-оборотный (Radio Shack #271‑343)
• 1 × таймер 555 (Radio Shack #276‑1723)
• 1 × красный светодиод (Radio Shack #276‑041 или аналогичный)
• 1 × зелёный светодиод (Radio Shack #276‑022 или аналогичный)
• 2 × резистора 1 кОм
• 1 × ЦВМ или ВОМ для измерения напряжения

Цели обучения

• Понять, как триггер Шмитта создаёт гистерезис.
• Настроить таймер 555 как триггер Шмитта.

Схема

В этой конфигурации внутренний делитель напряжения и компараторы 555 образуют классический триггер Шмитта, управляющий светодиодами через низкоомную выходную стадию.

Иллюстрация работы

Пошаговые инструкции

1. Соберите схему на макетной плате, обеспечив правильные соединения выводов 555 (вывод 1 = GND, вывод 8 = VCC, вывод 3 = OUT, выводы 4 и 5 соединены согласно схеме).
2. Подайте питание от батареи 9 В.
3. Регулируйте потенциометр до переключения состояния светодиодов. Измерьте входное напряжение на пороговом выводе 555 (вывод 6) и запишите значение.
4. Зафиксируйте напряжение и сравните с напряжением питания. Затем поворачивайте потенциометр в обратную сторону до повторного переключения светодиодов и запишите это напряжение.
5. Проверьте, насколько эти значения близки к теоретическим порогам 1/3 V_CC и 2/3 V_CC.
6. Для дальнейших экспериментов замените батарею 9 В на 6 В или две батареи 6 В последовательно. Наблюдайте, как пороги смещаются относительно питания.

Практические применения

• Условие сигналов в шумной среде: гистерезис триггера Шмитта очищает колебания и устраняет дребезг.
• Простые RC-генераторы: многие низкочастотные генераторы используют 555 в режиме триггера Шмитта.

Как это работает

Внутренний делитель напряжения 555 устанавливает два опорных уровня примерно на одной трети и двух третях V_CC. Компараторы контролируют вход; когда вход поднимается выше верхнего опорного, триггер переключается, устанавливая выход в низкое состояние. Когда вход падает ниже нижнего опорного, триггер снова переключается, устанавливая выход в высокое. Этот гистерезис обеспечивает чистые, стабильные переходы.

Выходная стадия 555 может источать или стокать до 200 мА, делая её идеальной для прямого управления светодиодами. Резисторы в ветвях светодиодов держат ток в безопасных пределах.

Хотя резисторы 1 кОм не высокоточны, их согласованные значения достаточны, потому что внутренняя цепь 555 доминирует в определении порогов.