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基于RLD的非稳态555定时器电路

2024-02-08 09:00:00 Arthur Edang和Maria Lourdes Lacanilao-Edang 阅读:
在非稳态555多谐振荡器电路的经典配置和大多数变体中,定时特性都是基于电容器的充放电。不过,可以认为,由于电容器的指数电压与电感器电流在性质上相似,因此后者可以作为555的替代定时元件。

在非稳态555多谐振荡器电路的经典配置和大多数变体中,定时特性都是基于电容器的充放电。不过,可以认为,由于电容器的指数电压与电感器电流在性质上相似,因此后者可以作为555的替代定时元件。这一点已在“Inductor-based astable 555 timer circuit”(基于电感器的非稳态555定时器电路)一文中进行了说明。在1中,我们提出了另一种基于电感器的非稳态555多谐振荡器的方法。wT0ednc

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图1:基于电感器、二极管和电阻器的非稳态555定时器电路。wT0ednc

上电时,电感器电压(VL)上升并超过555的触发电压2VCC/3。引脚3处的输出(VO)变为低电平;引脚7处的放电晶体管导通,对地提供一条低电阻通路。随着VL以及引脚2(V2)和引脚6(V6)处的电压均呈指数下降,电感器电流(IL)开始上升。wT0ednc

当V6低于555的阈值电压VCC/3时,VO变为高电平,放电晶体管关断。由于IL被中断,电感器的电压反转,从而对续流二极管(D)施加正向偏置。引脚7被钳位在高于VCC的二极管正向电压上。IL和VL开始向零方向下降,而V2则向VCC方向上升。wT0ednc

当V2再次超过2VCC/3时,VO变为低电平,放电晶体管导通,一连串规则的高低电平输出脉冲随之产生。预期波形如2所示。wT0ednc

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图2:使用Tinkercad得到的仿真波形(设置:15µs/div)。wT0ednc

针对Vo的每个状态,我们推导出了有效电路的一阶微分方程。由此我们得出用于计算脉冲宽度的公式1wT0ednc

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1中给出了符号的定义,其中TH和TL两列列出了符号所采用的特定值。我们还将RS视为电感器的直流电阻,将RON=59.135/VCC0.8101视为引脚7处放电晶体管的电阻(请参阅“Design low-duty-cycle timer circuits”(设计低占空比的定时器电路)一文),将VD=0.6V视为二极管的正向电压。wT0ednc

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表1:预测定时特性的公式。wT0ednc

为了验证这些想法,我们准备了一个电子表格计算器,用于预测TH、TL和其他输出特性。然后,我们挑选了2中列出的元件,使用数字LCR测试仪(SZBJ BM4070)测量了它们的实际值,并将数字插入到计算器。3列出了VO的预测属性。wT0ednc

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表2:实验电路的元件。wT0ednc

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表3:预测值与测量值对比(VCC=5.00V)。wT0ednc

最后,我们在笔记本电脑上连接了一台USB供电的测试和测量设备——Digilent公司的Analog Discovery 3(AD3)——为实验电路提供+5V电源(3),并观察了IC引脚2、6和3的波形(4)。我们从各种555芯片中挑选出8个芯片进行测试,发现虽然TH值保持一致,但TL值却不够精确。不过,当我们将AD3测量值与3中的预测值进行比较时,我们发现公式1很好地模拟了这款新多谐振荡器的输出。wT0ednc

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图3:将Digilent Analog Discovery 3连接到实验电路的+5V电源的实验装置。wT0ednc

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图4:V2、V6和VO的波形以及VO的测量值。wT0ednc

Arthur Edang(理学硕士)Don Bosco技术学院(菲律宾曼达卢永)教授电子和通信工程课程长达25年。他目前的兴趣包括电路中的非线性现象和混沌、创造性教学和研究方法以及自适应电子书。他创办了Thinker*TinkerYouTube频道,观众可以在其中检查电路,玩弄电路方程式,设计发挥作用wT0ednc

Maria Lourdes Lacanilao-Edang(工程硕士)计算机工程领域教授从基础电子学到计算机设计接口项目各种课程目前圣托马斯大学(菲律宾马尼拉)任教专攻IT自动化方向,尤其对嵌入式系统、网络和移动应用开发以及物联网感兴趣。wT0ednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:RLD-based astable 555 timer circuit,由Franklin Zhao编译。)wT0ednc

本文为《电子技术设计》2024年2月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里wT0ednc

责编:Franklin
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