基于555芯片的振荡器电路分析

上一篇《电路分析1-单电池点亮白光led》所分析的电路中有两个晶体管所组成的振荡电路,这一次则换用555芯片来做振荡器,这也是555芯片典型的应用之一。以前的一篇文章《认识元件(1)–555时基芯片》也有提及555芯片工作于无稳态状态下做振荡器的电路,555具体的引脚定义等说明也可以看这个文章。
上图是555内部的原理框图,左边电源vcc串连的3个等阻值(5k)电阻,将电源电压分做3等份,然后分别连接到2个比较器上,比较器输出则接到一个带复位的触发器上,最后是连接一个缓冲放大作为输出,在触发器输出端还连接一个oc门,可用于电容放电等功能。在5脚cont脚没有连接电压的情况下,当2脚电压降到1/3vcc电压时输出端3输出高电平,当6脚电压升到2/3vcc电压时,输出端3输出低电平。
根据上面的原理,可以快速的得出555典型的应用电路之一的振荡器电路,电路能产生比较稳定的脉冲输出,可以应用于各种需要连续脉冲或时钟信号的电路中。电路基本形式如下图。
首先vcc8、gnd1接入电源,电源滤波电容c3。rst4连接vcc,复位功能不使用。ctrl5阈值电压控制也不使用,阈值电压使用默认的,用c2的10nf电容连接到gnd防干扰。r2、c1组成rc充放电,thr6阈值和trig触发脚连到r2、c1间。dis7放电引脚连在r2之上,可以对c1放电。为了更直观的观察分析电路,我们可以在电路中设ab两点,然后用示波器对其进行观测,无论是实物电路或虚拟仿真,得到的结果都是一样。
当电路上电后,a点电压因有rc电路,会有个上升过程,a点连接到thr和trig,当上升到阀值电压的2/3(这里vcc是默认阀值),thr6引脚电压为2/3vcc,通过比较器和触发器调整后,这时输出端out3输出低电平,同时会让dis7所在的oc门导通到gnd,这时c1开始放电,a点电压开始下降。当a点电压下降到1/3vcc时,trig2引脚触发,out3输出高电平,dis7上的oc门关闭,a点电压又开始上升,继续下一个循环周期。
修改r1、r2、c1的值,可改变其输出的频率。计算公式可以在《认识元件(1)–555时基芯片》中查看。

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