555 Audio-Oszillator

TEILE UND MATERIALIEN

• Zwei 6-Volt-Batterien
• Ein Kondensator, 0,1 µF, nicht polarisiert (Radio Shack Katalog Nr. 272-135)
• Ein 555 Timer-IC (Radio Shack Katalog # 276-1723)
• Zwei Leuchtdioden (Radio Shack Katalog Nr. 276-026 oder gleichwertig)
• Ein 1 MΩ Widerstand
• Ein 100-kΩ-Widerstand
• Zwei 510--Widerstände
• Audiodetektor mit Kopfhörer
• Oszilloskop (empfohlen, aber nicht notwendig)

Ein Oszilloskop wäre nützlich, um die von dieser Schaltung erzeugten Wellenformen zu analysieren, ist aber nicht unbedingt erforderlich. Ein Audiodetektor ist ein sehr nützliches Testgerät für dieses Experiment, insbesondere wenn Sie kein Oszilloskop haben.

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 4, Kapitel 10:„Multivibratoren“

LERNZIELE

• Um zu veranschaulichen, wie der 555-Timer als astabiler Multivibrator verwendet wird
• Um die Kenntnisse über den Arbeitszyklus zu veranschaulichen

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Der integrierte Schaltkreis „555“ ist ein Allzweck-Timer, der für eine Vielzahl von Funktionen nützlich ist. In diesem Experiment untersuchen wir seine Verwendung als astabiler Multivibrator oder Oszillator. Verbunden mit einem Kondensator und zwei Widerständen, wie gezeigt, schwingt es frei und treibt die LEDs mit einer Rechteckwellen-Ausgangsspannung an und aus.

Diese Schaltung arbeitet nach dem Prinzip des abwechselnden Ladens und Entladens eines Kondensators. Der 555 beginnt den Kondensator zu entladen, indem er die Disch . erdet Terminal, wenn die Spannung vom Thresh-Terminal erkannt wird überschreitet 2/3 der Versorgungsspannung (V_cc ).

Es stoppt die Entladung des Kondensators, wenn die Spannung vom Trigger . erkannt wird Klemme unter 1/3 der Versorgungsspannung fällt. Wenn also sowohl Thresh und Trigger Wenn die Klemmen mit dem Pluspol des Kondensators verbunden sind, wechselt die Kondensatorspannung zwischen 1/3 und 2/3 der Versorgungsspannung in einem „Sägezahn ” Muster.

Während des Ladezyklus erhält der Kondensator Ladestrom durch die Reihenschaltung der 1 MΩ und 100 kΩ Widerstände. Sobald das Disch Klemme des 555-Timers auf Massepotential geht (ein Transistor innerhalb des 555, der zwischen dieser Klemme und Masse geschaltet ist, schaltet ein), der Entladestrom des Kondensators muss nur durch den 100-kΩ-Widerstand gehen. Das Ergebnis ist eine RC-Zeitkonstante, die beim Laden viel länger ist als beim Entladen, was dazu führt, dass die Ladezeit die Entladezeit deutlich überschreitet.

Der 555 ist out Klemme erzeugt ein Rechteckspannungssignal, das „hoch“ ist (fast V_cc ) beim Aufladen des Kondensators und „low“ (fast 0 Volt) beim Entladen des Kondensators. Dieses abwechselnde Hoch-/Niederspannungssignal steuert die beiden LEDs in entgegengesetzten Modi:Wenn eine an ist, ist die andere aus. Da die Lade- und Entladezeiten des Kondensators ungleich sind, sind auch die „High“- und „Low“-Zeiten der Rechteckwellenform des Ausgangs ungleich.

Dies ist an der relativen Helligkeit der beiden LEDs zu erkennen:Eine ist viel heller als die andere, da sie bei jedem Zyklus länger leuchtet.

Die Gleichheit oder Ungleichheit zwischen „hoch “ und „niedrig ” mal einer Rechteckwelle wird als der Arbeitszyklus dieser Welle ausgedrückt . Eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50 % ist perfekt symmetrisch:ihr „hoch “ Die Zeit entspricht genau ihrem „niedrigen " Zeit. Eine Rechteckwelle, die „hoch . ist ” 10 % der Zeit und „niedrig ” In 90% der Fälle wird ein Arbeitszyklus von 10% angegeben.

In dieser Schaltung hat die Ausgangswellenform ein „hoch ” Zeit, die den Wert „niedrig . überschreitet ” Zeit, was zu einem Arbeitszyklus von mehr als 50 % führt.

Verwenden Sie den Audiodetektor (oder ein Oszilloskop), um die verschiedenen Spannungswellenformen zu untersuchen, die von dieser Schaltung erzeugt werden. Probieren Sie verschiedene Widerstandswerte und/oder Kondensatorwerte aus, um zu sehen, welche Auswirkungen diese auf die Ausgangsfrequenz oder die Lade-/Entladezeiten haben.

VERWANDTES ARBEITSBLATT:

• Arbeitsblatt Timer-Schaltungen