NE555時(shí)基集成電路的創(chuàng)新應(yīng)用研究VIP

NE555時(shí)基集成電路的創(chuàng)新應(yīng)用研究王若麟，邱宗毓，符俊虎，李麒，王藝凱，鄭培遠(yuǎn)，劉世源（平頂山一中）摘 要：NE555是555計(jì)時(shí)芯片中應(yīng)用較廣的一個(gè)型號(hào)，具有雙穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)、無(wú)穩(wěn)態(tài)三種電路組織形式，工作電壓范圍達(dá)4.516V，輸出電流最大可達(dá)225mA，工作頻率范圍寬，具有較好的兼容性。其雙穩(wěn)態(tài)電路可用于電子開(kāi)關(guān)等，單穩(wěn)態(tài)電路可用于定時(shí)器、延時(shí)器、分頻器等，無(wú)穩(wěn)態(tài)電路可用于逆變器、音頻振蕩器、PWM調(diào)壓輸出等。關(guān)鍵詞：NE555集成電路；R-S觸發(fā)器；單穩(wěn)態(tài)定時(shí)器；PWM調(diào)壓輸出；多諧振蕩器1 緒論1.1 NE555簡(jiǎn)介NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)芯片中的一個(gè)型號(hào)，輸入電壓范圍4.516V，輸出電流最大225mA，只需簡(jiǎn)單的電容器、電阻與其配合，便可構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)、無(wú)穩(wěn)態(tài)三大類電路，完成特定的振蕩、鎖存或延時(shí)作用，且定時(shí)范圍極廣，可由數(shù)微秒至數(shù)小時(shí)。它的操作電源范圍大，可與TTL,CMOS等邏輯芯片配合，并且輸出電流大，可直接推動(dòng)多種負(fù)載。DIP封裝的NE555的芯片引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下所示圖1.1-1 DIP封裝NE555引腳圖注釋 圖片來(lái)源：Texas Instruments,,SLFS022H-SEPTEMBER 1973-REVISED JUNE 2010圖1.1-2 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1555定時(shí)器典型應(yīng)用有單穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路、無(wú)穩(wěn)態(tài)電路三種。單穩(wěn)態(tài)電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，觸發(fā)翻轉(zhuǎn)一段時(shí)間后會(huì)回到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)，一般用作定時(shí)、分頻或固定寬度脈沖整形，分為人工啟動(dòng)型、脈沖啟動(dòng)型、壓控振蕩器三種類型。雙穩(wěn)態(tài)電路有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，具有記憶和鎖存的功能，有R-S觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器兩種形式，R-S型可用于電子開(kāi)關(guān)等，施密特觸發(fā)器可用于波形變換、電壓鑒別。無(wú)穩(wěn)態(tài)電路主要是多諧振蕩器，可分為直接反饋型、間接反饋型和壓控振蕩型，用于電源逆變、音頻信號(hào)發(fā)生和獲得PWM調(diào)壓輸出?！?】2 NE555的引腳位和邏輯特性2.1 NE555各引腳位2.1.1 引腳號(hào)1 GND(ground)第一腳GND是接地端，與電源負(fù)極和電路的虛擬地相連，是電源、輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的公共端。2.1.2 引腳號(hào)2 TRI(trigger)第二腳TRI是觸發(fā)輸入端，在控制端CON未加電壓時(shí)，輸入電壓小于三分之一電源電壓為低電平，否則為高電平。2.1.3 引腳號(hào)3 OUT第三腳OUT是輸出端，當(dāng)輸入端邏輯符合低電平輸出時(shí)，輸出接近0V的電壓；當(dāng)輸入端符合高電平輸出時(shí)，輸出接近電源的電壓。2.1.4 引腳號(hào)4 RST(reset)第四腳RST是復(fù)位端，當(dāng)其電位低于0.4V時(shí)，無(wú)論輸入端狀態(tài)如何，OUT輸出低電平，DIS輸出低阻抗；反之按照輸入的邏輯電平輸出。2.1.5 引腳號(hào)5 CON(control)第五腳CON是控制端，當(dāng)其懸空或者通過(guò)電容器接到電源負(fù)極時(shí)，其電位由內(nèi)部的分壓電阻提供，是三分之二電源電壓，對(duì)內(nèi)部比較器不起控制作用；當(dāng)其加上Vcon的控制電壓時(shí)，改變內(nèi)部比較器的比較電平，觸發(fā)輸入端TRI的低電平閾值變?yōu)閂con/2，閾值輸入端THR的高電平閾值變?yōu)閂con。2.1.6 引腳號(hào)6 THR(threshold)第六腳THR是閾值輸入端，與第二腳TRI配合輸入信號(hào)，可用于鎖存NE555的輸出狀態(tài)，控制極未加控制電壓時(shí)電壓高于三分之二電源電壓為高電平輸入，反之為低電平。THR為低電平且TRI為高電平時(shí)，輸出端保持上一次的輸出狀態(tài)不變。2.1.7 引腳號(hào)7 DIS(discharge)第七腳DIS是放電端，其狀態(tài)與輸出端OUT的狀態(tài)同步：OUT輸出高電平時(shí)DIS為高阻抗輸出，OUT為低電平時(shí)DIS為低阻抗輸出。所謂高阻抗輸出相當(dāng)于該腳懸空，低阻抗輸出相當(dāng)于該腳接地。該腳可控制定時(shí)電容的充放電過(guò)程，故名放電端。2.1.8 引腳號(hào)8 Vcc第八腳Vcc是電源端，為NE555芯片工作提供電源，典型范圍為4.516V。2.2 NE555的邏輯特性與真值表NE555的邏輯電平兼容CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)的電平協(xié)議和TTL(Transistor-Transistor Logic，晶體管-晶體管邏輯電平)的電平協(xié)議，并且兼具數(shù)字電路和模擬電路的特點(diǎn)，因此對(duì)于各種電路結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的適應(yīng)性。其邏輯特性用以下的真值表概括。表2.2-1 NE555真值表引腳位RSTTRITHRDISOUT真值表LXXSLHHHSLHHLQQHLXRH注：H高電平 L低電平 X任意輸入 R高阻抗輸出 S低阻抗輸出 Q保持原狀態(tài) A懸空輸入或電容到地其各腳的電平特性見(jiàn)2.1部分。3 NE555的常見(jiàn)電路形式3.1 NE555雙穩(wěn)態(tài)電路3.1.1 R-S觸發(fā)器R-S觸發(fā)器是NE555最基本的電路組構(gòu)形式，典型電路圖如下圖3.1-1 NE555 R-S觸發(fā)器注釋 制圖：Multisim 12.0電路的DIS未用，THR引出作為R-S觸發(fā)器的復(fù)位輸入端R，TRI引出作為置位輸入端，但TRI的邏輯與標(biāo)準(zhǔn)R-S觸發(fā)器的相反，因此用“非S”（S）表示。當(dāng)S端為“0”時(shí)，Q端輸出“1”。當(dāng)S端為“1”時(shí)，若R端為“0”則保持上一次的輸出狀態(tài)不變，稱為鎖存；若R端為“1”則輸出“0”。CON端未加控制電壓，通過(guò)電容引到地以濾除雜波干擾，電容的典型值為10nF。據(jù)此電路，可以進(jìn)行改動(dòng)得到更多基于此原理的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路，如下兩例 圖3.1-2 具有復(fù)位端的NE555 R-S觸發(fā)器2 圖3.1-3 可調(diào)控制電壓的單端比較器（基于NE555 R-S觸發(fā)器）23.1.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器(Schmidt Trigger)也有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號(hào)電位維持；對(duì)于負(fù)向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號(hào)，施密特觸發(fā)器有不同的閾值電壓?！?】采用NE555可方便地構(gòu)建施密特觸發(fā)器，電路圖如下圖3.1-4 NE555施密特觸發(fā)器2施密特觸發(fā)器將THR和TRI接在一起共同作為輸入端，當(dāng)輸入信號(hào)由低變高超過(guò)低電平閾值電壓時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)輸入信號(hào)由高變低低于高電平閾值電壓時(shí)，輸出變?yōu)楦唠娖?。這種觸發(fā)器的輸出與標(biāo)準(zhǔn)施密特觸發(fā)器的正好相反，需要時(shí)可以在輸出端接入反相器。通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R1改變控制極電壓，可以調(diào)節(jié)兩個(gè)閾值電壓，以更好地適應(yīng)電路需要。雙穩(wěn)態(tài)電路中一般沒(méi)有定時(shí)電阻和電容，電路不會(huì)在兩種狀態(tài)之間自動(dòng)跳變，這是雙穩(wěn)態(tài)工作方式的特點(diǎn)。3.2 NE555單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)類電路大體可分為人工啟動(dòng)型、脈沖啟動(dòng)型和單穩(wěn)型壓控振蕩器(VCO)。3.2.1 人工啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器典型的人工啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)電路如下所示圖3.2-1 人工啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器注釋 制圖：Multisim 12.0DIS端未用，THR和TRI接在一起作為輸入端，通過(guò)按下S1啟動(dòng)暫穩(wěn)態(tài)。上電初始，電源通過(guò)定時(shí)電阻RT向定時(shí)電容CT充電，充滿后THR和TRI便均達(dá)到高電平，輸出低電平。當(dāng)按下S1，電容迅速被放電，THR、TRI與地連通降至低電平，輸出高電平，暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始。松開(kāi)S1后，電源重新通過(guò)RT向CT充電，一段時(shí)間后便又回到按下S1前的狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間由定時(shí)電容、電阻共同決定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間T=1.1RTCT （式3.2-1）3.2.2 脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器最基本的脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖如下所示圖3.2-2 脈沖啟動(dòng)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3其工作原理與人工啟動(dòng)型相仿，只是通過(guò)脈沖輸入改變TRI的狀態(tài)，并通過(guò)DIS懸空或接地自動(dòng)對(duì)定時(shí)電容進(jìn)行充放電。當(dāng)輸出低電平時(shí)，DIS導(dǎo)通到地，CT迅速放電并使THR降至低電平；當(dāng)輸入脈沖使?fàn)顟B(tài)跳變，DIS截止，CT開(kāi)始充電并進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。充滿電后，THR回到高電平，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。其暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間與人工啟動(dòng)型相同。3.2.3 單穩(wěn)型壓控振蕩器(VCO,Voltage-controlled Oscillator)壓控振蕩器大部分結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，簡(jiǎn)單起見(jiàn)在此只介紹最基本的電路，即沒(méi)有附屬元件的電路。電路圖如下圖3.2-3 單穩(wěn)型壓控振蕩器注釋 制圖：Multisim 12.0從Vi端輸入被調(diào)制信號(hào)，Vct輸入控制電壓。通過(guò)改變Vct的電壓即可調(diào)節(jié)輸入電平閾值，從而改變Vout輸出的信號(hào)寬度。具體原理類似于脈沖啟動(dòng)型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在此不再贅述。3.3 NE555無(wú)穩(wěn)態(tài)電路NE555無(wú)穩(wěn)態(tài)電路主要有多諧振蕩器和無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器(VCO)。3.3.1 NE555多諧振蕩器最常見(jiàn)的NE555多諧振蕩器如下所示圖3.3-1 NE555多諧振蕩器4電路通過(guò)DIS控制電容CT的充放電來(lái)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)電路狀態(tài)。剛上電時(shí)輸出高電平，同時(shí)電流流經(jīng)RT1和RT2對(duì)CT充電，THR-TRI輸入端的電位逐漸升高；當(dāng)超過(guò)閾值電壓后便觸發(fā)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出低電平并導(dǎo)通DIS，CT經(jīng)RT2和DIS端對(duì)地放電，電位逐漸下降，低于閾值電壓時(shí)再次觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸出高電平并再次對(duì)CT充電。如此循環(huán)往復(fù)便得到方波輸出。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，輸出方波的高電平寬度為TH=0.7(RT1+RT2)CT (式3.3-1)低電平寬度為TL=0.7RT2CT (式3.3-2）由此可見(jiàn)，如要輸出占空比小于50%的方波，就無(wú)法使用此電路。鑒于此，可以在原電路的基礎(chǔ)上添加一個(gè)二極管，即可獲得占空比小于50%的方波輸出。下附電路圖圖3.3-2 低占空比多諧振蕩器注釋 制圖：Multisim 12.03.3.2 無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器(VCO)將圖3.3-1所示電路中的C1去除并將CON極引出加以控制電壓即構(gòu)成無(wú)穩(wěn)型壓控振蕩器。通過(guò)調(diào)節(jié)CON極的電壓，可以調(diào)節(jié)輸出方波的頻率。該電路還可以增加其他元件以擴(kuò)展性能，在此不再過(guò)多討論。4 NE555的部分創(chuàng)新應(yīng)用4.1 雙穩(wěn)態(tài)應(yīng)用4.1.1 觸摸臺(tái)燈采用R-S觸發(fā)器型電路，利用閾值輸入端THR為低電平時(shí)的貯存特性設(shè)計(jì)為觸摸開(kāi)關(guān)燈。電路圖如下：圖4.4-1 觸摸臺(tái)燈電路圖 制圖：Every CircuitR1-S1、R2-S2分別模擬觸摸開(kāi)關(guān)。觸摸開(kāi)關(guān)由兩個(gè)金屬片構(gòu)成，中間有一條縫隙，如下圖所示圖4.4-2 觸摸開(kāi)關(guān)示意圖當(dāng)未被觸摸時(shí)，1、2兩腳未接通；有人觸摸時(shí)，1、2腳之間就有一個(gè)2k100k的電阻，電路圖中以R1、R2代替。R3、R4為22M的高值電阻，其大小遠(yuǎn)大于人體電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)未被觸摸時(shí)，二者將RST和TRI拉至高電平，一旦開(kāi)關(guān)被觸摸，對(duì)應(yīng)的管腳隨即被拉低。E1為控制電源，負(fù)責(zé)為控制電路提供低壓電源，E2為工作電源，其電壓、功率可隨所用LED的電壓、功率調(diào)節(jié)。NE555通過(guò)控制繼電器J1的吸合來(lái)控制工作電路的接通，D1為泄流二極管，作用是防止繼電器線圈斷電瞬間產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)擊穿NE555芯片，型號(hào)可采用低頻小功率整流管1N4001。工作原理：上電開(kāi)始，S1、S2均斷開(kāi)時(shí)，LED熄滅。觸摸開(kāi)關(guān)S2后，由于人體電阻遠(yuǎn)小于22M，因此TRI極被拉至低電平，輸出高電平，吸合繼電器，LED燈亮。此時(shí)松開(kāi)S2，TRI回到高電平，由于THR被下拉電阻R5拉至低電平，輸出狀態(tài)保持不變。按下S1，RST腳被拉至低電平，NE555芯片復(fù)位，輸出低電平，燈被關(guān)閉。再松開(kāi)S2，因TRI為高電平、THR為低電平，輸出狀態(tài)保持為低電平。此電路也可以變通使用，如把觸摸開(kāi)關(guān)換為普通的微動(dòng)開(kāi)關(guān)或按鈕并適當(dāng)減小R3、R4阻值則可改制為普通臺(tái)燈；將J1換為光電耦合器即可實(shí)現(xiàn)更加安全的隔離，避免繼電器漏電引發(fā)事故。4.1.2 波形變換器、電壓鑒別器這兩種應(yīng)用均是以NE555施密特觸發(fā)器為核心，兼有波形變換和電壓鑒別的作用。施密特觸發(fā)器可以把傳感器等輸入設(shè)備發(fā)來(lái)的不規(guī)則脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為規(guī)則的方波，同時(shí)去除低于閾值電壓的干擾信號(hào)。電路圖如下圖4.4-3 波形變換器電路圖注釋 制圖：Every Circuit信號(hào)從IN端輸入，NE555接成最簡(jiǎn)施密特觸發(fā)器形式，Rp用于調(diào)節(jié)CON極電位，控制閾值電壓，經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)從OUT輸出。變體電路可以將Rp去除，改為直接輸入控制電壓；也可以在輸入端與電源正極、地之間加入輸入偏置電阻，以調(diào)節(jié)輸入特性和匹配阻抗；IN與THR-TRI輸入端之間可以串接一個(gè)電容器去除干擾，容量依輸入信號(hào)頻率而定；CON與地之間可以接入一個(gè)10nF瓷片電容，用于濾除雜波；輸出端可接一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成的反相器，以獲得標(biāo)準(zhǔn)的施密特觸發(fā)輸出。工作原理：施密特觸發(fā)器的輸入端高于高電平閾值電壓時(shí)，輸出高電平；低于低電平閾值電壓時(shí)，輸出低電平。而NE555施密特觸發(fā)器稍有不同，當(dāng)CON沒(méi)有鉗制電位時(shí)，CON電位由NE555內(nèi)部的分壓電阻提供，當(dāng)輸入電壓低于1/3電源電壓時(shí)，輸出為高電平；介于1/32/3電源電壓時(shí)，保持之前的輸出狀態(tài)不變；高于2/3電源電壓時(shí)，輸出為低電平。當(dāng)CON加上控制電壓Vc時(shí)，高電平輸出閾值變?yōu)?/2Vc，低電平輸出閾值變?yōu)閂c，而介于其間時(shí)輸出保持之前的電壓不變。基于這樣的特點(diǎn)，NE555可以將不規(guī)則信號(hào)整為方波并濾除低于低電平輸出閾值的干擾信號(hào)，見(jiàn)下圖圖4.4-4 波形示意下附帶運(yùn)算放大器反相器的電壓比較器電路圖圖4.4-5 附反相器的波形變換器注釋 制圖：Every Circuit4.2 單穩(wěn)態(tài)應(yīng)用4.2.1 NE555延時(shí)開(kāi)關(guān)NE555單穩(wěn)態(tài)輸出高電平時(shí)，在輸入回落至低電平時(shí)可延時(shí)落回低電平，因此可用于定時(shí)及延時(shí)電路。生活和生產(chǎn)中常遇到需要延時(shí)關(guān)閉電源的情況，過(guò)去使用的延時(shí)繼電器精度低，體積大，使用NE555則可以較為精確地定時(shí)，范圍可達(dá)數(shù)分鐘，電路圖如下圖4.2-1 NE555延時(shí)開(kāi)關(guān)注釋 制圖：Every CircuitNE555延時(shí)開(kāi)關(guān)采用單穩(wěn)態(tài)電路，上電開(kāi)始，C1被充電，當(dāng)充滿時(shí)，THR和TRI的電平均被拉高，輸出低電平，繼電器未吸合。當(dāng)按下AN1，電容器C1迅速放電，THR、TRI降至低電平，輸出高電平并吸合繼電器，燈亮；同時(shí)，直流電源通過(guò)R1對(duì)C1充電，一段時(shí)間后C1重新充滿電便會(huì)回到按下按鈕之前的狀態(tài)，繼電器斷開(kāi)，燈滅。根據(jù)NE555單穩(wěn)態(tài)電路的穩(wěn)態(tài)時(shí)間公式，定時(shí)時(shí)間為T=1.1R1C1.但由于NE555內(nèi)部的漏電阻也不可忽略，因此R1應(yīng)在1k10M之間取值。這種定時(shí)開(kāi)關(guān)還有另一種形式，如下圖4.2-2 NE555延時(shí)開(kāi)關(guān)的另一種形式9這里的按鈕作用是改變TRI的電平位置，使其由R2上拉到的高電平降至低電平，同時(shí)啟動(dòng)高電平輸出。同時(shí)，此電路利用了放電端DIS。未按下按鈕時(shí)，DIS為低阻抗輸出，C1的上端與地連通，電位為0；而按下按鈕后，DIS截止，電源開(kāi)始通過(guò)R1對(duì)C1充電。具體原理與上一個(gè)電路組成相似，不再贅述。4.2.2 方波分頻器采用脈沖啟動(dòng)型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，可以將方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波寬度增加奇數(shù)倍，電路圖如下圖4.2-3 方波分頻器注釋 制圖：Every Circuit脈沖由IN端輸入，而T=1.1R1C1決定的延時(shí)周期設(shè)置為輸入脈沖寬度的奇數(shù)倍。經(jīng)過(guò)單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)后，方波便被分頻。示波器輸出如下圖4.2-4 示波器輸出圖輸入高電平開(kāi)始時(shí)，TRI置位，而THR由于之前DIS低阻抗輸出，因此為低電平，保持上電時(shí)的低電平輸出不變。當(dāng)輸入脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，TRI變?yōu)榈碗娖?，輸出高電平開(kāi)始，同時(shí)DIS內(nèi)部截止，C1開(kāi)始充電。這時(shí)即使輸入脈沖跳變到高電平，也仍保持之前的高電平輸出不變。C1充滿后，定時(shí)結(jié)束。由于定時(shí)時(shí)間正好為輸入脈沖寬度的奇數(shù)倍，因此此時(shí)TRI剛好發(fā)生正跳變，輸出低電平并導(dǎo)通DIS，C1迅速放電，為下一次負(fù)跳變做好準(zhǔn)備。4.3無(wú)穩(wěn)態(tài)應(yīng)用4.3.1汽車電源逆變器目前的汽車上大都裝有點(diǎn)煙器，同時(shí)也可輸出功率不大于200W的12V直流電源。而常用的用電器均為220V交流供電，因此若要使用，常常需要逆變。使用NE555構(gòu)成多諧振蕩器可以方便的輸出50Hz的方波，在對(duì)功率和波形要求不高的場(chǎng)合，可以直接使用NE555產(chǎn)生交流電。NE555輸出電壓最大為16V，電流225mA，因此最大功率為3.6W。若要獲得更大的輸出功率，則需要使用晶閘管（又稱可控硅）進(jìn)行逆變。晶閘管是一種可控二極管，具有普通晶體二極管單向?qū)щ姷奶匦?，同時(shí)也具有可控性：控制極未加電壓時(shí)，晶閘管雙向阻斷；控制極加上控制電壓，晶閘管單向?qū)āＲ虼丝梢允褂肗E555控制晶閘管的控制極來(lái)控制大功率電源。電路圖如下圖4.3-1 汽車電源逆變器注釋 制圖：Multisim 12.0電路使用NE555接成無(wú)穩(wěn)態(tài)形式，控制晶閘管導(dǎo)通和關(guān)閉；產(chǎn)生的交變電流通過(guò)12：310變壓器變?yōu)樽罡?10V、最低0V的方波。二極管D2是續(xù)流二極管，用于釋放變壓器線圈的自感電流。市電使用的是50Hz正弦波交流電，有效值為220V，據(jù)此計(jì)算電壓峰值為220V1.414=310V。而本電源產(chǎn)生的是方波，并且最大值為12V，最小值為0V，經(jīng)過(guò)變壓器變壓后最大值為310V，最小值0V，有效值只有310/2=155V，不到220V。但是考慮到電器耐壓的影響，電壓峰值不宜超過(guò)310V，又從簡(jiǎn)化電路出發(fā)，采用最大值310V方波供電。使用時(shí)功率不應(yīng)過(guò)大，并且由于電源為方波輸出且有效值較低，不宜用作需要高精度供電的場(chǎng)合。4.3.2 NE555門磁報(bào)警器利用NE555多諧振蕩器產(chǎn)生音頻信號(hào)，再加上其它附屬電路，便可以用于需要發(fā)聲的場(chǎng)合。此門磁報(bào)警器只是NE555用作音頻信號(hào)源的一個(gè)應(yīng)用，利用相似的原理也可用于其它電路。電路圖如下：圖4.3-2 門磁報(bào)警器11S1A為磁性傳感器或干簧管，也可用一鋼彈簧和一定觸片組成。當(dāng)沒(méi)有磁鐵靠近時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合；磁鐵靠近時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。LS1為壓電蜂鳴片（由于制圖軟件Multisim 12.0中沒(méi)有無(wú)源壓電蜂鳴片，此處用有源蜂鳴器代替），L1、L2共同構(gòu)成一自耦變壓器，其比例和感量根據(jù)壓電片的電容和聲音頻率決定，取值要近似滿足 (式4.3-1)其中F為振蕩器頻率，CLS1為L(zhǎng)S1的電容值。此時(shí)回路發(fā)生諧振，可獲得較好的效果。Q1采用高頻小功率晶體管，S9014、9014、S9013、9013、S9011、9011、S9018或9018國(guó)產(chǎn)三極管均可。電路的主體部分是NE555構(gòu)成的多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率F=1/(0.7(2R1+R2)C1)的方波，用于產(chǎn)生報(bào)警音頻信號(hào)。使用時(shí)，將電路部分固定在門上，將磁鐵固定在門框上，S1A與磁鐵正對(duì)。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；一旦門被打開(kāi)，開(kāi)關(guān)閉合，隨即發(fā)出報(bào)警聲。4.3.3 風(fēng)扇調(diào)速裝置NE555無(wú)穩(wěn)態(tài)的另一應(yīng)用便是PWM調(diào)壓輸出了，這與直接采用電位器調(diào)壓相比，具有調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)壓平滑、受負(fù)載變動(dòng)影響小等特點(diǎn)。采用PWM控制風(fēng)扇是它最簡(jiǎn)單的一個(gè)應(yīng)用，基于此原理，還可擴(kuò)展到更多的領(lǐng)域。NE555風(fēng)扇調(diào)速器電路圖