Электроника:Эксперименты/Таймерные схемы 555/Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555

Материал из Онлайн справочника
Версия от 09:29, 29 июня 2022; Valemak (обсуждение | вклад) (Новая страница: «{{Панель управления/Электроника}} {{Перевод от valemak}} {{Myagkij-редактор}} =Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555<ref>[https://www.allaboutcircuits.com/textbook/experiments/chpt-8/555-hysteretic-oscillator/ www.allaboutcircuits.com - 555 Hysteretic Oscillator]</ref>= == Оборудование и материалы == *Одна батарея 9 В...»)
(разн.) ← Предыдущая версия | Текущая версия (разн.) | Следующая версия → (разн.)
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555[1]

Оборудование и материалы

  • Одна батарея 9 В
  • Зажим для батареи (каталог Radio Shack №270-325)
  • Зажимы «Мини-хук» (припаяны к зажиму аккумулятора, каталог Radio Shack №270-372)
  • ИС таймер U1 – 555 (каталог Radio Shack №276-1723)
  • D1 – красный светодиод (каталог Radio Shack №276-041 или аналог)
  • D2 — зелёный светодиод (каталог Radio Shack №276-022 или аналог)
  • R1, R2 – резисторы 1 кОм, ¼ Вт
  • R3 — резистор 10 Ом, ¼ Вт
  • R4 — 10 кОм, 15-оборотный потенциометр (каталог Radio Shack №271-343)
  • C1 — конденсатор 1 мкФ (каталог Radio Shack №272-1434 или аналог)
  • C1 — конденсатор 100 мкФ (каталог Radio Shack №272-1028 или аналог)

Ссылки по теме

Цели эксперимента

  • Использование триггера Шмитта для простого RC-генератора
  • Практическое применение постоянной времени RC
  • Изучение одной из нескольких конфигураций нестабильного мультивибратора с интегральным таймером 555

Схематическая диаграмма

Вот один из вариантов схемы:

Рис. 1. Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.
Рис. 1. Принципиальная схема гистерезисного генератора на таймере 555.

Как упоминалось в предыдущем эксперименте, существует ещё одно стандартное соглашение для схем:

Рис. 2. Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).
Рис. 2. Принципиальная схема гистерезисного генератора (триггер Шмитта показан стандартным способом).

Иллюстрации

Рис. 3. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).
Рис. 3. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 1).
Рис. 4. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).
Рис. 4. Иллюстрация: гистерезисный генератор 555 (вариант 2).

Ход эксперимента

Это один из самых простых RC-генераторов. Всё просто и предсказуемо. В этой конструкции будет работать любой инвертирующий триггер Шмитта, 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 гореть чуть меньше секунды. Когда вы поворачиваете потенциометр против часовой стрелки, частота будет увеличиваться, приближаясь к диапазону высоких частот. Вы можете проверить это с помощью аудиодетектора (мы разбирались, как его можно сделать своими руками) или пьезоэлектрического динамика, поскольку вы продолжаете поворачивать потенциометр, высота звука будет повышаться. Вы можете увеличить частоту в 100 раз, заменив конденсатор на другой номиналом 1 мкФ, что поднимет максимальную частоту до ультразвукового диапазона, около 70 кГц.

Таймер 555 не переходит от одной шины к другой (он не совсем достигает верхнего напряжения питания) из-за его выходных транзисторов Дарлингтона, и это приводит к тому, что прямоугольная волна генераторов не совсем симметрична. Вы замечаете это, глядя на светодиоды? Чем выше напряжение питания, тем менее выражена эта асимметрия, а при более низких напряжениях питания она усугубляется. Если наблюдается «высокий» выход «от рельса к рельсу», это 50% прямоугольная волна, которую можно получить, если использовать версию 555 с КМОП, такую как TLC555 (каталог Radio Shack №276-1718).

R3 был добавлен для предотвращения короткого замыкания выхода ИС через C1, так как конденсатор закорачивает часть переменного тока выхода 555 на «землю». На разряженной батарее это не заметно, а вот со свежими 9-вольтовыми ИС 555 будет сильно греться. Если вы удалите резистор и настроите R4 на максимальную частоту, вы можете проверить это. Это плохо для батареи или 555, но кратковременный тест они перенесут.

Теоретическое обоснование

Это гистерезисный осциллятор, который является разновидностью генератора релаксационных колебаний. Также является нестабильным мультивибратором. Это логическое ответвление показанного ранее эксперимента с триггером Шмитта 555.

Формула для расчёта частоты с этой конфигурацией с использованием таймера 555:

Рис. 5. Формула для частоты.
Рис. 5. Формула для частоты.

Гистерезис в 555 зависит от напряжения питания, поэтому частота генератора была бы относительно независима от напряжения питания, если бы не отсутствие выхода от шины к шине.

Выход 555 либо уходит на «землю», либо относительно близко к плюсовому напряжению. Это позволяет резистору и конденсатору заряжаться и разряжаться через выходной контакт. Так как это сигнал цифрового типа, светодиоды очень мало взаимодействуют при его работе. Первый импульс, генерируемый генератором, немного длиннее остальных. Это и кривые заряда/разряда показаны на следующей иллюстрации, которая также показывает, почему создается асимметричная прямоугольная волна.

Рис. 6. Сигналы осциллографа на таймере 555.
Рис. 6. Сигналы осциллографа на таймере 555.

См.также

Внешние ссылки