從多諧振盪器詳細解析到555定時器基本電路（控制LED閃爍）

在學期末，筆者參加了學校的電工實習，前六天作都很快，可是今天要作一個關於555多諧振盪器的LED閃爍電路，因爲筆者沒有提早準備，致使今天就算把電路搭建出來也不懂具體原理，耗費了很多時間，因此我打算專門開一個博文來詳細解析這個芯片。

本文以TI公司生產的NE555P芯片爲例來講明（不一樣廠家生產的555芯片幾乎都是同樣的）。

• 無穩態振盪器（自激多諧振盪器）——astablemultivibrator（分立元器件搭建）
  

多諧振盪器電路是一種矩形波產生電路（屬於數字電路，三極管不工做在放大線性區）。這種電路不須要外加觸發信號便能連續地、週期性地自行產生矩形脈衝。該脈衝是由基波和屢次諧波構成，所以稱爲多諧振盪器電路。

能夠由分立器件搭建。

1. 電路實例

 2. 電路詳解

（1）首先咱們得明白，世界上沒有任何兩個參數如出一轍的三極管，每個三極管就算型號同樣，參數多多少少都會有差別，只不過是很微小而已，對於普通電路這個通常能夠忽略，可是這個小結論是多諧振 蕩器能夠起振的根本緣由。當電路剛接上電源時，兩個晶體管都是截止狀態。不過，當這兩個晶體管的基極電壓一塊兒上升時，因爲晶體管制造過程當中不可能把每一個晶體管的導通延時控制得同樣，因此必然有其中一個晶體管搶先導通。因而此電路便進入其中一種狀態，並且也保證能夠持續振盪。

（2）第二個咱們要明白的基本原理就是：通電瞬間，電容能夠視做短路，在必定時間（很短），電容會電荷充滿，變成斷路狀態。

（3）第三個咱們須要明白的基本原理就是：三極管在發射結和集電結都處於正偏狀態下爲飽和狀態。在集電結反向偏置，發射結偏置電壓小於PN結開啓電壓，發射極電流爲零的狀況下爲截止狀態。

 

   而後咱們就能夠開始分析電路了。

 

（4）上電瞬間C2右端與C1左端在電阻的上拉做用下都會由高電平，這個高電位均可以讓兩個三極管導通，但由於參數的微小差別，必然有一個三極管先導通，咱們假設BG1先導通，由於正反饋，BG1導通直至進入飽和狀態（BG2原理同樣），則這時VC1被三極管拉到接近0電位而使其小於三極管BE開啓電壓。

（5）因爲電容C2兩端電壓不能突變，因此由於電容C2電壓爲左正右負，而電容C2電壓左端電壓爲接近0電位，因此C2右端電壓被強行拉低爲負電位，而C2右端電壓等於BG2基極電壓，有高電位被拉到負電 位，則BG2的BE兩極反向偏置，確保爲截止狀態，此時達到第一個暫穩態：BG1飽和，BG2截止。

（6）同時電容C2兩端電壓雖不會突變,可是不是不變,在這段時間內EC會經過電阻Rb2給C2充電，則C2電壓會逐漸由左正右負（相對來講）變爲左負右正，這時右邊的BG1導通，C2左邊一直維持爲接近0電 位，而右邊電壓由被拉低到負電位逐漸變成正電位直至到達0.6V（三極管導通電壓）

（7）到達0.6V以後，BG2開始導通直到變爲飽和狀態，這時BG2的集電極被拉低到接近0電位，由於一開始C1充電使得C1電壓極性爲左負右正，此時C1右端又是接近0電位，同理根據電容電壓不能突變原理,C左端電壓由高電位被強行拉低到負電位，因此能夠確保BG1進入截止狀態，此時到達第二個暫穩態：BG1截止，BG2導通。

（8）如此周而復始，BG1與BG2將輪流導通。此時能夠在電路中加入二極管使其出現交替閃爍的現象，此時Rb1與Rb2起到限流電阻的做用。多諧振盪電路的振盪週期＝T1+T2. T1≈0.7Rb1C1，T2≈0.7Rb2C2.

以上電路的電阻電容參數都是徹底對稱的,若是要得到兩個LED點亮時間不同的現象，改變兩邊RC參數便可。當兩邊對稱時，總週期T=1.4RC

3.波形表示

 

 

•  555多諧振盪器芯片（以TI公司的NE555P芯片爲例）

1.實物圖片（DIP封裝） 

 

 

 

 

2. 廠家DATASHEET芯片引腳圖順序說明：

 

3.Overview與一些參數

（1）555計時器是一個易於使用的從10µs到小時或從< 1 mhz到100kHz的定時器。在時延或單穩態運行模式下，時間間隔由單個外部電阻和電容網絡控制。在穩定運行模式下，頻率和佔空比可由兩個外部電阻             和一個外部電容獨立控制。VCC越高，最大輸出和放電電流越大，VCC越低，最大輸出和放電電流越小。

（2）VCC供電電壓：4.5 V to 16 V。供電電壓爲5V時，能夠兼容TTL電平。

 

4.芯片內部大致電路

 

 

 逐一分塊解析

 （1）RS觸發器

與此處鏈接的RESET腳通常直接與VCC相連便可，RESET輸入爲0V時，Vout=0V.

 

 

 （2）THRES與TRIG引腳

英文數據手冊

中文對比

 

 

 

（3）CONT腳

5腳爲控制端,平時輸入2/3Vcc做爲比較器的參考電平,當5腳外接一個輸入電壓,即改變了比較器的參考電平,從而實現對輸出的另外一種控制。若是不在5腳外加電壓一般接0.01uF電容到地,起濾波做用,以消除外來的干擾,確保參考電平的穩定。

（4）DISH腳

爲放電端，所接爲放電管（三極管）

 5.最小基本電路來控制一個LED的閃爍：

 

 

 R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發端（6腳）和低電平觸發端（2腳）並接後接到R2和C的鏈接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的鏈接處。因爲接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓爲低電平，Uc 小於（1/3）Vcc，故高電平觸發端與低電平觸發端均爲低電平，輸出爲高電平，放電三極管（接DISCH引腳的內部電路）截止。這時，電源經R1，R2對電容C充電，使電壓按指數規律上升，當Uc 上升到（2/3）Vcc時，輸出爲低電平，放電管V1導通，把Uc 從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc. 因爲放電管V1導通，電容C經過電阻R2和放電三極管放電，電路進人第二暫穩態，其維持時間的長短與電容的放電時間有關，隨着C的放電，降低，當降低到（1/3）Vcc時，輸出爲高電平，放電管V1截止，Vcc再次對電容C充電，電路又翻轉到第一暫穩態。波形以下圖所示：

 

 

 電路具體參數的設定

 

（1） 改變C的值能夠改變週期。調節R1與R2的阻值比能夠改變佔空比

（2）第一個暫穩態的脈衝寬度：Uc充電時間爲Tw1≈0.7*（R1+R2）*C

（3）第二個暫穩態的脈衝寬度：Uc放電時間爲Tw2≈0.7*R2*C

（4）所以，振盪週期T=Tw1+Tw2=0.7(R1+2R2)C，振盪頻率f=1/T.正向脈衝寬度Tw1與振盪週期T之比稱矩形波的佔空比D，由上述條件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，則D≈1/2，即輸出信號           的正負向脈衝寬度相等的矩形波（方波）。

6. 第二擴展電路：可調節閃爍速度的閃光燈電路

 

 

調節可變電阻RP1能夠改變輸出的振盪信號的頻率,信號從3腳輸出一個高低電平,控制LED1和LED2閃爍。當輸出高電平的時候,LED2亮,LED1不亮;當輸出低電平的時候,LED2不亮,LED1亮;3腳不停地輸出高低電平的方波,其效果看起來就是雙燈閃爍,並且閃爍的速度可調。

以上

From Wilson_hhx

2019/12/17