555定时器-4 非稳态多谐振荡器配置

555定时器-4 非稳态多谐振荡器配置

       前面的章节我们已讲述555定时器的单稳态模式和双稳态模式。本节将讨论非稳态模式。如何配置非稳态模式的定时器和其内部工作机制。

       非稳态模式没有稳态状态，在高低电平连续振荡。也叫自激振荡器。跟之前讲过的单稳态和双稳态不同的地方时，非稳态不需要外部触发脉冲。它有一个内置的自动触发切换状态。

       非稳态模式电路如下图，不需要外部开关。

 

 

图1 非稳态模式555定时器电路原理图

 

l  引脚6和2连接到一起，在任意时刻，这两个引脚接收相同的信号。

l  外部电容在触发端和阈值端的公共点，另一端接地。

l  放电引脚连接到两个外部电阻之间的节点。

l  控制端可以外接电压信号改变参考电压，这里还是用2/3Vcc的参考电压，控制端通过10nF接地。

 

非稳态模式的内部工作机制

       第一步按照原理图连接电路后，上电，首先复位，清除浮动状态。然后，复位引脚回到高电平，准备后续操作。

 

 

图2 电容电压小于1/3Vcc时，置数触发器

 

       最初，电容还未充电，电压为0V。如图所示，电容的电压也是触发端和阈值端的电压。非稳态电路比较特别的一点时，在任意时刻，只有一个比较器输出是1.当电容电压是0V时，上面一个比较器输出为0，下面一个比较器输出为1，定时器输出是1。

       在之前的单稳态模式里也讲过，当Q非是0时，放电三极管截止，放电通路不通，电容通过两个电阻充电。

 

 

图3 电容开始充电从0V到2/3Vcc

 

       电容的电压逐渐增加，超过1/3Vcc，下面的比较器输出0，触发器进入保持模式，Q非还是0，三极管还是截止，电容继续充电。

       电容充电依靠电阻R1和R2，因此，充到2/3Vcc的时间由R1，R2和C1的值决定，计算公式如下：

 

 

 

       所以，当电容充电期间，定时器的输出是1.

 

 

图4 电容电压超过2/3Vcc时，定时器输出0

 

       最终，当电容电压超过2/3Vcc时，电路发生改变。上面的比较器输出为1，触发器复位，Q变成0，Q非变成1，定时器输出也变成0.

       现在你就可以看到，当Q非是1时，三极管导通,电容通过R2，三极管到地的通路接通，开始放电。

 

 

图5 电容电压放电从2/3Vcc到1/2Vcc

 

       电容电压小于2/3Vcc时，上面的比较器输出0，触发器进入保持状态。电容继续放电。

       值得注意的是，放电通路的电阻是R2，所以放电至1/3Vcc的时间由下面的公式计算：

 

 

 

       这意味着电容放电比充电快，放电期间，定时器输出0.

 

 

图6 电容电压降至1/3Vcc时，电路输出1

 

       很快，电容电压降至1/3Vcc，引起定时器发生改变。下面的比较器输出1，触发器置数，Q为1，Q非为0，电路输出从0变成1.

       同时，当Q非是0时，三极管截止，电容开始充电至2/3Vcc。

       下图是非稳态模式电容电压的波形。起初，电容电压从0V升到2/3Vcc，定时器输出1，然后电容放电至1/3Vcc，定时器输出0，当降至1/3Vcc，又开始充电，到了2/3Vcc，又开始放电，循环充放。

 

 

图7 非稳态模式555定时器的输出波形

 

       你可能会注意到，电容充放电的时长不同，所以定时器的输出高和低时长也不同。但是通过修改电容和电阻的参数，可以调整输出波形的占空比，这样就可以利用非稳态模式做很多应用：

l  用于信号频率和占空比调制。

l  用于方波信号产生。

l  用于产生同步时钟信号。

l  用于电机控制的PWM信号产生。