第6节 CMOS 555 长持续时间蓝色 LED 闪光灯 (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 两节 AAA 电池
- 电池夹（Radio Shack 目录号 270-398B）
- U1 - 1CMOS TLC555 定时器 IC（Radio Shack 目录 #276-1718 或同等产品）
- Q1 - 2N3906 PNP 晶体管（Radio Shack 目录 #276-1604（15 包）或同等产品）
- Q2 - 2N2222 NPN 晶体管（Radio Shack 目录 #276-1617（15 包）或同等产品）
- CR1 - 1N914 二极管（Radio Shack 目录 #276-1122（10 包）或同等产品，请参阅说明）
- D1 - 蓝色发光二极管（Radio Shack 目录 # 276-311 或同等产品）
- R1 - 1.5 MΩ 1/4W 5% 电阻
- R2 - 47 KΩ 1/4W 5% 电阻
- R3 - 2.2 KΩ 1/4W 5% 电阻
- R4 - 620 Ω 1/4W 5% 电阻器
- R5 - 82 Ω 1/4W 5% 电阻器
- C1 - 1 µF 钽电容器（Radio Shack 目录 272-1025 或同等产品）
- C2 - 100 µF 电解电容器（Radio Shack 目录 272-1028 或同等产品）
- C3 - 470 µF 电解电容器（Radio Shack 目录 272-1030 或同等产品）
交叉引用
电路课，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)”
电路课程，第 3 卷，第 4 章：“双极结型晶体管 (opens new window)”
电路课，第 3 卷，第 9 章：“静电放电 (opens new window)”
电路课程，第 4 卷，第 10 章：“多谐振荡器 (opens new window)”
学习目标
- 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
- 工作周期的工作知识
- 如何处理 ESD 敏感部件
- 如何使用晶体管提高电流增益
- 如何使用电容器通过开关使电压倍增
原理图，示意图
插图
指示
笔记！该项目使用静电敏感部件 CMOS 555。如果您不使用第 3 卷第 9 章“静电放电”中所述的保护，则有损坏它的风险。
该电路建立在前两个实验的基础上，使用它们的特性并添加它们。蓝色和白色 LED 的 Vf（正向下降电压）比大多数 LED 更高，约为 3.6V。3V 电池在没有帮助的情况下无法驱动它们，因此需要额外的电路。
与前面的电路一样，LED 有 0.03 秒 (30ms) 的脉冲。C3 用于将这个脉冲的电压加倍，但它只能做很短的时间。由于持续时间短，使用该电路测量 LED 的电流是不切实际的，但蓝色 LED 通常更容易预测，因为它们是后来发明的。
这种特殊设计也可以与单个 1 1/2V 电池一起使用。基本概念是使用现已过时的 IC LM3909 创建的，该 IC 使用红色 LED、IC 和电容器。与这个电路一样，它可以用一个 D 电池让红色 LED 闪烁一年多。当较新的红色 LED 将其 Vf 从 1.5V 增加到 2.5V 时，这种旧芯片不再实用，许多爱好者仍然怀念它。如果您想尝试使用 11/2V 电池，请将 R5 更改为 10Ω，并使用具有更好 CR1 的红色 LED（参见下一段）。
CR1 不是该组件的最佳选择，之所以选择它是因为它是通用部件并且可以正常工作。几乎任何二极管都可以在这个应用中工作。肖特基二极管和锗二极管的电压降要小得多，硅二极管的电压降为 0.6-0.7V，而肖特基二极管的电压降为 0.1-0.2V，锗二极管的电压降为 0.2V-0.3V。如果使用这些组件，则随着电路效率的提高，降低的电压降将转化为更亮的 LED 强度。
操作理论
Q2 是一个开关，该电路使用它。当 Q2 关闭时，C3 被充电至电池电压减去二极管压降，如图 1 所示。由于蓝色 LED Vf 为 3.4V 至 3.6V，它实际上已脱离电路。
图 2 显示了当 Q2 开启时会发生什么。电容C3+侧接地，将-侧移至-2.4V。二极管 CR1 现在被反向偏置，并且不在电路中。-2.4V 通过 R5 和 D1 放电至电池的 +3.0V。5.4V 提供大量额外电压来点亮蓝色 LED。早在 C3 放电之前，电路切换回来，C3 再次开始充电。
在 LM3909 中，CR1 是一个电阻器。二极管用于通过允许 R4 为其最大值来最小化电流。当它关闭时，您可能会注意到蓝色 LED 发出暗淡的蓝色光。这证明了理论与实践之间的差异，3V 足以通过蓝色 LED 引起一些泄漏，即使它不导通。如果你要测量这个电流，它会非常小。
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