第3节 555 迟滞振荡器 (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 一节 9V 电池
- 电池夹（Radio Shack 目录号 270-325）
- 迷你钩夹（焊接到电池夹，Radio Shack 目录 # 270-372）
- U1 - 555 定时器 IC（Radio Shack 目录 #276-1723）
- D1 - 红色发光二极管（Radio Shack 目录 #276-041 或同等产品）
- D2 - 绿色发光二极管（Radio Shack 目录号 276-022 或同等产品）
- R1,R2 - 1 KΩ 1/4W 电阻器
- R3 - 10 Ω 1/4W 电阻器
- R4 - 10 KΩ，15 圈电位器（Radio Shack 目录 #271-343）
- C1 - 1 µF 电容器（Radio Shack 目录 272-1434 或同等产品）
- C1 - 100 µF 电容器（Radio Shack 目录 272-1028 或同等产品）
交叉引用
_电路课程_第 1 卷第 16 章：电压和电流计算 (opens new window)
电路课程，第 1 卷，第 16 章：求解未知时间 (opens new window)
电路课，第 4 卷，第 10 章：多谐振荡器 (opens new window)
电路课程，第 3 卷，第 8 章：正反馈 (opens new window)
学习目标
- 了解如何将施密特触发器用于简单的 RC 振荡器
- 学习 RC 时间常数的实际应用
- 学习几个 555 定时器 Astable Multivibrator 配置之一
原理图，示意图
这是绘制原理图的一种方法：
前面的实验提到过，还有另外一种约定，如下图：
插图
指示
这是最基本的 RC 振荡器之一。它很简单而且非常可预测。任何反相施密特触发器 (opens new window)都可以在此设计中工作，尽管频率会根据栅极的滞后而有所变化。
该电路的下限频率为 0.7 赫兹，这意味着每个 LED 将交替点亮，并且每个 LED 都会点亮不到一秒钟。当你逆时针转动电位器时，频率会增加，进入高端音频范围。您可以使用音频检测器 (opens new window)（第 VI 卷，第 3 章，第 12 节）或压电扬声器来验证这一点，当您继续转动电位器时，声音的音高会升高。您可以通过将电容器更换为 1µF 电容器来将频率提高 100 倍，这也会将最大频率提高到超声波范围内，大约 70Khz。
由于其输出达林顿晶体管，555 不会轨到轨（它没有完全达到上电源电压），这会导致振荡器方波不太对称。你能看到这个看着 LED 吗？电源电压越高，这种不对称性越不明显，而电源电压越低，这种不对称性就越严重。如果输出是真正的轨到轨输出，那将是 50% 的方波，如果使用 555 的 CMOS 版本，例如 TLC555（Radio Shack P/N 276-1718），就可以实现这一点。
添加 R3 是为了防止通过 C1 使 IC 输出短路，因为电容器将 555 输出的交流部分短路到地。在已放电的电池上，它并不明显，但在新的 9V 电压下，555 IC 会变得非常热。如果去掉电阻器并调整 R4 以获得最大频率，您可以进行测试，这对电池或 555 不利，但它们可以通过短暂的测试。
操作理论
这是一个迟滞振荡器，是张弛振荡器的一种。它也是一个非稳态多谐振荡器。它是前面所示的 555 施密特触发器实验的逻辑分支。
使用 555 使用此配置计算频率的公式是：
# 0.1.
555 迟滞取决于电源电压，因此如果不是缺少轨到轨输出，振荡器的频率将相对独立于电源电压。
555 的输出要么接地，要么相对接近正电压。这允许电阻器和电容器通过输出引脚充电和放电。由于这是一种数字类型的信号，因此 LED 在其操作中的相互作用非常小。振荡器产生的第一个脉冲比其他脉冲长一点。此曲线和充电/放电曲线如下图所示，这也说明了为什么会产生不对称方波。
在我们的工具 (opens new window)部分试用我们的[555 Timer Astable 电路。](https://www.allaboutcircuits.com/tools/555- (opens new window)
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