Tricky Circuit

555 无稳态振荡器

让定时器自己闪烁

555 是定时集成电路,把许多元件放在一块芯片中。无稳态表示不断切换,没有稳定的静止输出。振荡器重复周期。占空比是高电平时间比例,周期是一次循环的时长。

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实验台

改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。

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工作原理

理想标准 555 无稳态计时,系数 0.693。不模拟负载、启动或漏电。图示展示计算时序,并非实测电路。

电容经 Ra + Rb 充电、经 Rb 放电。周期 = 0.693 × (Ra + 2Rb) × C;频率 = 1/周期。占空比 = (Ra + Rb)/(Ra + 2Rb)。µF 是微法拉,即百万分之一法拉。 这里 C 表示电容值,Ra 和 Rb 是电阻值。

难度
  1. 搭建 · 搭建

    通电,Ra = Rb = 10 kΩ,C = 10 µF。观察约 4.81 Hz、66.67% 占空比。

    需要提示?

    Ra = Rb = 10 kΩ; C = 10 µF → 4.81 Hz

  2. 探索 · 改变一个参数

    得到 0.9–1.1 Hz,占空比不超过 60%。

    需要提示?

    Ra = 10 kΩ; Rb = 50 kΩ; C = 13 µF → 1.01 Hz

  3. 独立解题 · 完成挑战

    得到 8–12 Hz,占空比 50–55%。

    需要提示?

    Ra = 1 kΩ; Rb = 10 kΩ; C = 7 µF → 9.82 Hz

延伸阅读与电路配方

让定时器自己闪烁

有用的规律

电容加倍使两个时间区间加倍,频率减半。

模型之外

标准连接的占空比大于 50%;其他连接可以改变充放电路径。

值得避开的误区

实际 555 有输出电流和电源限制,不能直接驱动任意负载。

只把 C 加倍,理想频率会……

  1. 减半
  2. 加倍
  3. 不变
延伸阅读

充电与放电都花两倍时间,所以每秒循环次数减半。

Texas Instruments