Generator baseret på NE555 timer. Pulsgenerator med frekvensjustering Savgenerator på 555 timer

Simple generatorer kan oprettes baseret på 555 eller 556 timere, deres anvendelse er meget bred: lydalarmer, sirener, generatorer til målinger og så videre...

Figur 1 viser et kredsløb af en simpel akustisk generator med en lydhøjttaler, Figur 2 viser et lignende kredsløb, men ved hjælp af en piezoelektrisk lydtransducer. Dernæst viser figur 3 et kredsløb af en generator med en universel udgang, for eksempel til at foretage målinger eller teste forstærkere.

Generatorens frekvens afhænger af værdien af ​​modstand R1 R2 og kapacitans C1 (se figur uden nummer).

Figur 4 viser et 2-tone generatorkredsløb, den første del af kredsløbet af en sådan generator styrer driften af ​​den anden del. signalfrekvensen af ​​den første del af kredsløbet skal være meget mindre (modulationssignal) af den anden del (moduleret signal).

Det elektroniske sirenekredsløb er vist i figur 5. Fra udgangen af ​​to-tonegeneratoren på NE555 går signalet til en forstærker samlet på to transistorer. Kredsløbet har både intern og ekstern triggering.

• Lignende artikler

Log ind med:

Tilfældige artikler

• 04.10.2014

  MSK5012 er en yderst pålidelig spændingsregulator. Udgangsspændingen kan indstilles ved hjælp af to modstande. Regulatoren har et meget lavt spændingsfald (0,45V ved 10A). MSK5012 har et højt niveau af udgangsspændingsnøjagtighed og stabilitet. Mikrokredsløbet fås i en 5-bens pakke, stifterne er elektrisk isoleret fra mikrokredsløbets krop. Det giver os frihed til...

• 16.11.2014

  Bølgelængde (frekvens) områder for radioudsendelser. Frekvensområder for radioudsendelser vedtaget i Rusland Fællesnavn Frekvensområde Betegnelse Modulation Stereo-udsendelsesstandard russisk. engelsk Lange bølger 148,5-283,5 kHz LW LW AM, DRM DRM Mellembølger 526,5-1606,5 kHz MW MW AM, DRM DRM Kortbølger 3,95-4,00 MHz HF-1 (75 m) SW (75...

Modstand R1 regulerer pulsgentagelseshastigheden. Modstand R2 regulerer varigheden af ​​impulserne. Kondensator C3 indstiller frekvensområdet.

Driftsprincip for generatorkredsløbet

Mens kondensator C3 oplades gennem modstand R2 og diode VD1, har udgang 3 på mikrokredsløbet et højt spændingsniveau (en halv volt mindre i forhold til strømkilden). Transistoren er åben på dette tidspunkt. Efter opladning af kondensatoren skifter udgangen af ​​mikrokredsløbet til et lavt niveau. Transistoren slukker. Samtidig skifter ben 7 på mikrokredsløbet til jord. Kondensator C3 aflades gennem denne udgang og modstand R1. Derefter gentages processen.

Ved de angivne værdier er generatorens frekvens i området 10 - 300 KHz. Minimum pulslængde 1 µs. Forøgelse af kondensatorens kapacitans, f.eks. ti gange til 1 nf, reducerer området til 1-30 kHz. Med en kapacitet på 2,2 nf dækker generatoren næsten hele lydområdet.

Modstand R2 bør ikke være lavere end 1 KOhm. Ellers er proportionaliteten overtrådt, da stift 7 har en ret høj modstand.

I amatørradiopraksis er der ofte behov for at bruge en sinusformet oscillationsgenerator. Du kan finde en lang række applikationer til det. Lad os se på, hvordan man opretter en sinusformet signalgenerator på en Wien-bro med en stabil amplitude og frekvens.

Artiklen beskriver udviklingen af ​​et sinusformet signalgeneratorkredsløb. Du kan også generere den ønskede frekvens programmatisk:

Den mest bekvemme version af en sinusformet signalgenerator set fra monterings- og justeringssynspunktet er en generator bygget på en Wien-bro ved hjælp af en moderne operationsforstærker (OP-Amp).

Vinens bro

Selve Wien-broen er et båndpasfilter bestående af to. Det understreger den centrale frekvens og undertrykker andre frekvenser.

Broen blev opfundet af Max Wien tilbage i 1891. På et skematisk diagram er selve Wien-broen normalt afbildet som følger:

Billedet er lånt fra Wikipedia

Wien-broen har et forhold mellem udgangsspænding og indgangsspænding b=1/3 . Dette er et vigtigt punkt, fordi denne koefficient bestemmer betingelserne for stabil produktion. Men mere om det senere

Sådan beregnes frekvens

Autogeneratorer og induktansmålere er ofte bygget på Wien-broen. For ikke at komplicere dit liv, bruger de normalt R1=R2=R Og C1=C2=C . Takket være dette kan formlen forenkles. Broens grundfrekvens beregnes ud fra forholdet:

f=1/2πRC

Næsten ethvert filter kan opfattes som en frekvensafhængig spændingsdeler. Derfor, når du vælger værdierne for modstanden og kondensatoren, er det ønskeligt, at ved resonansfrekvensen er den komplekse modstand af kondensatoren (Z) lig med eller i det mindste af samme størrelsesorden som modstanden af modstand.

Zc=1/ωC=1/2πνC

Hvor ω (omega) - cyklisk frekvens, ν (nu) - lineær frekvens, ω=2πν

Wien bro og operationsforstærker

Wien-broen i sig selv er ikke en signalgenerator. For at generering kan ske, skal den placeres i operationsforstærkerens positive feedback-kredsløb. En sådan selvoscillator kan også bygges ved hjælp af en transistor. Men at bruge en op-amp vil klart forenkle livet og give bedre ydeevne.

Gain faktor på tre

Wien-broen har en transmittans b=1/3 . Derfor er betingelsen for generering, at op-ampen skal give en forstærkning på tre. I dette tilfælde vil produktet af transmissionskoefficienterne for Wien-broen og forstærkningen af ​​op-ampen give 1. Og stabil generering af den givne frekvens vil forekomme.

Hvis verden var ideel, ville vi ved at indstille den nødvendige forstærkning med modstande i det negative feedback-kredsløb få en færdiglavet generator.

Dette er en ikke-inverterende forstærker, og dens forstærkning bestemmes af forholdet:K=1+R2/R1

Men ak, verden er ikke ideel. ... I praksis viser det sig, at for at starte generation er det nødvendigt, at koefficienten i det allerførste øjeblik. forstærkningen var lidt mere end 3, og derefter blev den for stabil generation fastholdt på 3.

Hvis forstærkningen er mindre end 3, vil generatoren gå i stå; hvis den er mere, vil signalet, når det når forsyningsspændingen, begynde at forvrænge, ​​og mætning vil forekomme.

Når den er mættet, vil udgangen opretholde en spænding tæt på en af ​​forsyningsspændingerne. Og tilfældig kaotisk skift mellem forsyningsspændinger vil forekomme.

Derfor, når de bygger en generator på en Wien-bro, tyr de til at bruge et ikke-lineært element i det negative feedback-kredsløb, der regulerer forstærkningen. I dette tilfælde vil generatoren balancere sig selv og opretholde produktionen på samme niveau.

Amplitudestabilisering på en glødelampe

I den mest klassiske version af generatoren på Wien-broen ved op-ampen bruges en miniature lavspændingsglødelampe, som er installeret i stedet for en modstand.

Når en sådan generator er tændt, i det første øjeblik, er lampespiralen kold, og dens modstand er lav. Dette hjælper med at starte generatoren (K>3). Derefter, når den varmes op, øges modstanden af ​​spiralen, og forstærkningen falder, indtil den når ligevægt (K=3).

Det positive feedback-kredsløb, som Wien-broen blev placeret i, forbliver uændret. Generatorens generelle kredsløbsdiagram er som følger:

Positive feedback-elementer i op-forstærkeren bestemmer genereringsfrekvensen. Og elementerne i negativ feedback er forstærkning.

Ideen om at bruge en pære som kontrolelement er meget interessant og bruges stadig i dag. Men desværre har pæren en række ulemper:

• valg af en pære og en strømbegrænsende modstand R* er påkrævet.
• Ved regelmæssig brug af generatoren er elpærens levetid normalt begrænset til flere måneder
• Pærens kontrolegenskaber afhænger af temperaturen i rummet.

En anden interessant mulighed er at bruge en direkte opvarmet termistor. I det væsentlige er ideen den samme, men i stedet for en glødetråd, bruges en termistor. Problemet er, at du først skal finde det og igen vælge det og strømbegrænsende modstande.

Amplitudestabilisering på LED'er

En effektiv metode til at stabilisere amplituden af ​​udgangsspændingen fra en sinusformet signalgenerator er at bruge op-amp LED'er i det negative feedback-kredsløb ( VD1 Og VD2 ).

Hovedforstærkningen er indstillet af modstande R3 Og R4 . De resterende elementer ( R5 , R6 og LED'er) justerer forstærkningen inden for et lille område, så outputtet holdes stabilt. Modstand R5 du kan justere udgangsspændingen i området omkring 5-10 volt.

I det ekstra OS-kredsløb er det tilrådeligt at bruge lavmodstandsmodstande ( R5 Og R6 ). Dette vil tillade betydelig strøm (op til 5mA) at passere gennem LED'erne, og de vil være i optimal tilstand. De vil endda lyse lidt :-)

I diagrammet vist ovenfor er Wien-broelementerne designet til at generere ved en frekvens på 400 Hz, men de kan let genberegnes for enhver anden frekvens ved hjælp af formlerne præsenteret i begyndelsen af ​​artiklen.

Kvalitet af generation og anvendte elementer

Det er vigtigt, at operationsforstærkeren kan levere den nødvendige strøm til generering og har tilstrækkelig frekvensbåndbredde. Brug af de populære TL062 og TL072 som op-forstærkere gav meget triste resultater ved en generationsfrekvens på 100 kHz. Signalformen kunne næppe kaldes en sinusformet; den var mere som et trekantet signal. Brug af TDA 2320 gav endnu dårligere resultater.

Men NE5532 viste sin fremragende side og producerede et udgangssignal meget lig et sinusformet. LM833 klarede også opgaven perfekt. Så det er NE5532 og LM833, der anbefales til brug som overkommelige og almindelige højkvalitets op-forstærkere. Selvom, med et fald i frekvensen, vil resten af ​​op-forstærkerne føles meget bedre.

Nøjagtigheden af ​​genereringsfrekvensen afhænger direkte af nøjagtigheden af ​​elementerne i det frekvensafhængige kredsløb. Og i dette tilfælde er det vigtigt ikke kun, at værdien af ​​elementet svarer til inskriptionen på det. Mere præcise dele har bedre stabilitet af værdier med temperaturændringer.

I forfatterens version blev der brugt en modstand af type C2-13 ±0,5% og glimmerkondensatorer med en nøjagtighed på ±2%. Brugen af ​​modstande af denne type skyldes den lave afhængighed af deres modstand af temperaturen. Glimmerkondensatorer er også lidt afhængige af temperatur og har en lav TKE.

Ulemper ved LED'er

Det er værd at fokusere på LED'er separat. Deres brug i et sinusgeneratorkredsløb er forårsaget af størrelsen af ​​spændingsfaldet, som normalt ligger i området 1,2-1,5 volt. Dette giver dig mulighed for at opnå en ret høj udgangsspænding.

Efter implementering af kredsløbet på et brødbræt viste det sig, at på grund af variationen i LED-parametre er fronterne af sinusbølgen ved generatorudgangen ikke symmetriske. Det er lidt mærkbart selv på billedet ovenfor. Derudover var der små forvrængninger i form af den genererede sinus, forårsaget af den utilstrækkelige driftshastighed af LED'erne til en genereringsfrekvens på 100 kHz.

4148 dioder i stedet for lysdioder

LED'erne er udskiftet med de elskede dioder 4148. Det er prisbillige højhastighedssignaldioder med koblingshastigheder på mindre end 4 ns. Samtidig forblev kredsløbet fuldt operationelt, der var ikke et spor tilbage af de ovenfor beskrevne problemer, og sinusoiden fik et ideelt udseende.

I det følgende diagram er vinbroens elementer designet til en generationsfrekvens på 100 kHz. Også den variable modstand R5 blev erstattet med konstante, men mere om det senere.

I modsætning til LED'er er spændingsfaldet over p-n krydset af konventionelle dioder 0,6÷0,7 V, så generatorens udgangsspænding var omkring 2,5 V. For at øge udgangsspændingen er det muligt at forbinde flere dioder i serie i stedet for en , for eksempel sådan her:

En forøgelse af antallet af ikke-lineære elementer vil dog gøre generatoren mere afhængig af ekstern temperatur. Af denne grund blev det besluttet at opgive denne tilgang og bruge en diode ad gangen.

Udskiftning af en variabel modstand med en konstant

Nu om tuning modstanden. Oprindeligt blev en 470 Ohm multi-turn trimmer modstand brugt som modstand R5. Det gjorde det muligt præcist at regulere udgangsspændingen.

Når man bygger en hvilken som helst generator, er det meget ønskeligt at have et oscilloskop. Variabel modstand R5 påvirker genereringen direkte - både amplitude og stabilitet.

For det præsenterede kredsløb er genereringen kun stabil i et lille modstandsområde for denne modstand. Hvis modstandsforholdet er større end nødvendigt, begynder klipningen, dvs. sinusbølgen vil blive klippet oppefra og nedefra. Hvis det er mindre, begynder formen af ​​sinusoiden at forvrænge, ​​og med et yderligere fald går generationen i stå.

Det afhænger også af den anvendte forsyningsspænding. Det beskrevne kredsløb blev oprindeligt samlet ved hjælp af en LM833 op-amp med en ±9V strømforsyning. Derefter, uden at ændre kredsløbet, blev driftsforstærkerne udskiftet med AD8616, og forsyningsspændingen blev ændret til ±2,5V (maksimum for disse opforstærkere). Som et resultat af denne udskiftning blev sinusoiden ved udgangen afskåret. Valget af modstande gav værdier på 210 og 165 ohm i stedet for henholdsvis 150 og 330.

Sådan vælger du modstande "efter øjet"

I princippet kan du forlade indstillingsmodstanden. Det hele afhænger af den nødvendige nøjagtighed og den genererede frekvens af det sinusformede signal.

For at foretage dit eget valg, bør du først og fremmest installere en tuning-modstand med en nominel værdi på 200-500 Ohm. Ved at føre generatorens udgangssignal til oscilloskopet og dreje trimningsmodstanden, nå det øjeblik, hvor begrænsningen begynder.

Derefter, ved at sænke amplituden, find den position, hvor formen af ​​sinusoiden vil være den bedste. Nu kan du fjerne trimmeren, måle de resulterende modstandsværdier og lodde værdierne så tæt som muligt.

Hvis du har brug for en sinusformet lydsignalgenerator, kan du undvære et oscilloskop. For at gøre dette er det igen bedre at nå det øjeblik, hvor signalet ved øret begynder at blive forvrænget på grund af klipning, og derefter reducere amplituden. Du bør skrue ned, indtil forvrængningen forsvinder, og så lidt mere. Dette er nødvendigt pga Det er ikke altid muligt at detektere forvrængninger på selv 10 % ved øret.

Yderligere forstærkning

Sinusgeneratoren blev samlet på en dobbelt op-amp, og halvdelen af ​​mikrokredsløbet blev hængende i luften. Derfor er det logisk at bruge det under en justerbar spændingsforstærker. Dette gjorde det muligt at flytte en variabel modstand fra det ekstra generatorfeedback-kredsløb til spændingsforstærkertrinnet for at regulere udgangsspændingen.

Brugen af ​​et ekstra forstærkertrin garanterer bedre tilpasning af generatorens udgang med belastningen. Den blev bygget i henhold til det klassiske ikke-inverterende forstærkerkredsløb.

De angivne vurderinger giver dig mulighed for at ændre forstærkningen fra 2 til 5. Om nødvendigt kan vurderingerne genberegnes for den ønskede opgave. Kaskadeforstærkningen er givet af relationen:

K=1+R2/R1

Modstand R1 er summen af ​​variable og konstante modstande forbundet i serie. En konstant modstand er nødvendig, så forstærkningen ved minimumspositionen af ​​den variable modstandsknap ikke går til uendelig.

Sådan styrker du output

Generatoren var beregnet til at fungere ved en lav-modstandsbelastning på flere ohm. Selvfølgelig kan ikke en eneste laveffekt op-amp producere den nødvendige strøm.

For at øge effekten blev en TDA2030 repeater placeret ved generatorens udgang. Alle goderne ved denne brug af dette mikrokredsløb er beskrevet i artiklen.

Og sådan ser kredsløbet af hele den sinusformede generator med en spændingsforstærker og en repeater ved udgangen ud:

Sinusgeneratoren på Wien-broen kan også monteres på selve TDA2030 som en op-amp. Det hele afhænger af den nødvendige nøjagtighed og den valgte generationsfrekvens.

Hvis der ikke er særlige krav til produktionens kvalitet, og den krævede frekvens ikke overstiger 80-100 kHz, men det formodes at fungere med en lavimpedansbelastning, er denne mulighed ideel for dig.

Konklusion

En Wien-brogenerator er ikke den eneste måde at generere en sinusbølge på. Hvis du har brug for højpræcisionsfrekvensstabilisering, er det bedre at se mod generatorer med kvartsresonator.

Det beskrevne kredsløb er dog velegnet til langt de fleste tilfælde, hvor det er nødvendigt at opnå et stabilt sinusformet signal, både i frekvens og amplitude.

Generation er godt, men hvordan måler man nøjagtigt størrelsen af ​​højfrekvent vekselspænding? En ordning kaldet . er perfekt til dette.

Materialet blev udelukkende udarbejdet til webstedet

555 - analogt integreret kredsløb, universal timer - en enhed til generering (generering) af enkelte og gentagne impulser med stabile timingkarakteristika. Det bruges til at bygge forskellige generatorer, modulatorer, tidsrelæer, tærskelenheder og andre komponenter i elektronisk udstyr. Eksempler på brugen af ​​et timer-mikrokredsløb omfatter funktioner til gendannelse af et digitalt signal, der er forvrænget i kommunikationslinjer, afvisningsfiltre, on-off-controllere i automatiske styresystemer, impulsomformere af elektricitet, impulsbreddekontrolenheder, timere osv.

I denne artikel vil jeg tale om at bygge en generator på denne chip. Som skrevet ovenfor ved vi allerede, at mikrokredsløbet genererer gentagne impulser med stabile tidskarakteristika, det er det, vi har brug for.

Skiftende kredsløb i astabil tilstand. Nedenstående figur viser dette.

Da vi har en impulsgenerator, skal vi kende deres omtrentlige frekvens. Som vi beregner ved hjælp af formlen.

Værdierne af R1 og R2 er substitueret i ohm, C - i Farads, er frekvensen opnået i Hertz.
Tiden mellem begyndelsen af ​​hver næste puls kaldes en periode og betegnes med bogstavet t. Den består af varigheden af ​​selve pulsen - t1 og intervallet mellem pulserne - t2. t = t1+t2.

Frekvens og periode er omvendte begreber, og forholdet mellem dem er som følger:
f = 1/t.
t1 og t2 kan og skal selvfølgelig også beregnes. Sådan her:
t1 = 0,693 (R1+R2)C;
t2 = 0,693R2C;

Færdig med teorien som denne Lad os begynde at øve.

Jeg udviklede et simpelt diagram med detaljer tilgængelige for alle.

Jeg vil fortælle dig om dens funktioner. Som mange allerede har forstået, bruges switch S2 til at skifte driftsfrekvens. KT805 transistoren bruges til at forstærke signalet (installeret på en lille radiator). Modstand R4 bruges til at regulere udgangssignalets strøm. Selve chippen fungerer som en generator. Vi ændrer arbejdscyklussen og frekvensen af ​​driftsimpulser med modstande R3 og R2. Dioden tjener til at øge driftscyklussen (kan helt udelades). Der er også en shunt og en driftsindikator; en LED med indbygget strømbegrænser bruges til det (du kan bruge en almindelig LED ved at begrænse strømmen med en 1 kOhm modstand). Faktisk, det er alt, så vil jeg vise dig, hvordan en fungerende enhed ser ud.

Set ovenfra, synlige driftsfrekvensomskiftere.

Jeg har vedhæftet en påmindelse nedenfor.

Disse trimningsmodstande regulerer driftscyklussen og frekvensen (deres betegnelse er synlig på notatet).

På siden er strømafbryderen og signaludgangen.

Liste over radioelementer

Sælges for blot pennies - et mikrokredsløb i SMD-version koster som regel omkring 5 rubler, i dybt - 7-10 rubler. En radioamatør, som jeg i særdeleshed, kræver før eller siden en forholdsvis præcis, justerbar og enkel generator til forskellige designs. Jeg havde brug for en til at sætte mig ind i oscilloskopets funktion. Jeg fandt et interessant kredsløb i artiklen, som er beskrevet som en tester til en timer for at kontrollere dens brugbarhed.

Skematisk diagram af en impulsgenerator på en timer

Generatoren producerer rektangulære impulser. Oscillationsperioden er relateret til værdierne af modstande R1, R2 og kondensator C1. Jeg ændrede lidt i diagrammet, tegnede mit eget signet, selvom jeg tegnede det under SMD, men besluttede i sidste ende at installere Dip.

I stedet for permanente modstande blev der installeret to 100 kOhm reguleringsmodstande til justering, helt nye, med god justering.

Timerudgangen (ben 3) er divideret med en 100 nanofarad kondensator, en almindelig keramisk, for at forhindre udgangen i at kortslutte eller at signalniveauet er for højt. En glasdiode er installeret ved strømindgangen til mikrokredsløbet, som beskytter kredsløbet mod omvendt polaritet af batteriet - så det ikke brænder ud, hvis du tilslutter polariteten forkert.Til indikation er der installeret en LED med en strømbegrænsende modstand - sådan kan du se, hvornår enheden er tændt og fungerer.De fleste af modstandene i kredsløbet bruges i et plan design for at reducere dimensioner og forenkle installation uden boring, standardstørrelsen bruges1206 .

Generatorkredsløbet er godt reguleret over et bredt område; justeringen, takket være regulatorernes store ratings, er god. Under test drives enheden af ​​et 6-volts batteri, strømforbruget er 15-25 mA, afhængigt af robottilstanden, som udsendes af regulatorens skydere.Jeg anbefaler ikke at sætte den i yderposition; det er tilrådeligt at sætte flere kiloohm ekstra modstande i serie med justeringsmodstandene i kredsløbet for pålidelighed, men dette enkle lommetørklæde, lavet i hast til simple tests, er derfor fint, som det er. .

Du kan også bygge en savtandsoscillationsgenerator ved hjælp af 555 timeren.

Når en højniveauspænding er til stede ved udgangen af ​​timeren, oplades kondensatoren Cl langsomt fra strømkilden på felteffekttransistoren. Så snart spændingen på kondensatoren når niveauet 2Upit / 3, vil højspændingsniveauet ved udgangen af ​​timeren ændre sig til et lavt, og kondensatoren vil hurtigt aflades gennem den åbne interne transistor i mikrokredsløbet.

Video af kredsløbet i aktion

Genereringsfrekvensen bestemmes af niveauet af jævnstrømskilden på felteffekttransistoren og kapacitansen af ​​kondensatoren C1. Oscillationsperioden for generatoren er lig med Т=C1.Upit/(3I) . Kredsløbet blev samlet og testet af redmoon.