Электроника:Эксперименты/Аналоговые интегральные схемы/Аудио осциллограф на таймерной схеме 555

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Аудио осциллограф на таймерной схеме 555[1]

Оборудование и материалы

Осциллограф был бы полезен при анализе форм сигналов, создаваемых этой схемой, но это не обязательно. Аудиодетектор – очень полезная часть тестового оборудования для этого эксперимента, особенно если у вас нет осциллографа.

Ссылки по теме

  • «Уроки по электрическим цепям», том IV «Цифровая электроника», глава 10: «Мультивибраторы»

Цели эксперимента

Проиллюстрировать…

Схематическая диаграмма

Рис. 1. Схематическая диаграмма: звуковой генератор на таймерной схеме 555.
Рис. 1. Схематическая диаграмма: звуковой генератор на таймерной схеме 555.

Иллюстрации

Рис. 2. Иллюстрация: звуковой генератор на таймерной схеме 555.
Рис. 2. Иллюстрация: звуковой генератор на таймерной схеме 555.

Ход эксперимента

Интегральная схема «555» представляет собой таймер общего назначения, полезный для множества функций. В этом эксперименте мы исследуем его использование в качестве нестабильного мультивибратора или генератора. Подключённый к конденсатору и двум резисторам, как показано, он будет свободно колебаться, заставляя светодиоды включаться и выключаться с выходным напряжением с прямоугольной формой волны. Эта схема работает по принципу попеременной зарядки и разрядки конденсатора. Контроллер 555 начинает разряжать конденсатор, заземляя клемму Разр. (т.е. Разрядка, англ. Disch т.е. Disharge), когда напряжение, определённое клеммой Порог. (т.е. Пороговый, англ. Thresh т.е. Treshould), превышает ⅔ напряжения источника питания (VCC).

Он перестает разряжать конденсатор, когда напряжение, определённое клеммой Тригг. (т.е. Триггер, от англ. Trig т.е. Trigger), падает ниже ⅓ напряжения источника питания. Таким образом, когда обе клеммы Порог. и Тригг. подключены к положительной клемме конденсатора, напряжение на конденсаторе будет циклически изменяться между ⅓ и ⅔ напряжения питания по «пилообразной» схеме.

Во время цикла зарядки конденсатор получает зарядный ток через последовательную комбинацию резисторов 1 МОм и 100 кОм. Как только клемма Разр. на таймере 555 переходит к потенциалу «земли» (транзистор внутри 555, подключённый между этой клеммой и «землёй», включается), ток разряда конденсатора должен проходить только через резистор 100 кОм. В результате постоянная времени RC намного больше для зарядки, чем для разрядки, в результате чего время зарядки значительно превышает время разрядки.

Клемма Вых. (т.е. Выход, от англ. Out т.е. Output) на таймерной схеме 555 формирует прямоугольный сигнал напряжения, который является «высоким» (почти VCC), когда конденсатор заряжается, и «низким» (почти 0 вольт), когда конденсатор разряжается. Этот чередующийся сигнал высокого/низкого напряжения управляет двумя светодиодами в противоположных режимах: когда один горит, другой выключен. Поскольку время зарядки и разрядки конденсатора неодинаково, «высокое» и «низкое» время выходного прямоугольного сигнала также будут неодинаковыми.

Это видно по относительной яркости двух светодиодов: один будет намного ярче другого, потому что он горит дольше в течение каждого цикла.

Равенство или неравенство между «высоким» и «низким» временем прямоугольной волны выражается как рабочий цикл этой волны. Прямоугольная волна с коэффициентом заполнения 50% совершенно симметрична: её «высокое» время в точности равно «низкому». Говорят, что прямоугольная волна, которая является «высокой» 10% времени и «низкой» 90% времени, имеет рабочий цикл 10%.

В этой схеме форма выходного сигнала имеет «высокое» время, превышающее «низкое» время, что приводит к коэффициенту заполнения более 50%.

Используйте аудиодетектор (или осциллограф), чтобы исследовать различные формы сигналов напряжения, создаваемые этой схемой. Попробуйте разные номиналы резисторов и/или конденсаторов, чтобы увидеть, как они влияют на выходную частоту или время зарядки/разрядки.

См.также

Внешние ссылки