高中電子學_基本振盪電路_6. 555計時器振盪電路_6.4 555單穩態多諧振盪器_支裕文

各位同學大家好,我是致毓文老師,今天我們所要講說的內容是電子學課程下面的 基本振蕩電路單元裡的555即時振蕩電路,在這個部分我們談的是part D, 555單穩態多且振蕩器,首先我們先來看555即時IC的常應用電路, 第一個是施密特觸發電路,也就是雙穩態多且振蕩器, 第二個是無穩態多且振蕩器,第三個是單穩態多且振蕩器, 那我們在這個part裡面我們談的是單穩態多且振蕩器, 第一個我們先來看單穩態多且振蕩器的特性,第一個它是有觸發信號角的, 跟剛才無穩態不一樣是,無穩態不需要觸發,但是單穩態是需要觸發, 所以它有一個觸發角,信號角,那它也是屬於電阻電容充放電的形式所做出來的振蕩器, 第三個,當觸發角啟動的時候,輸出會由原本穩定的狀態跳到不穩定的狀態, 那經過一段時間之後,它又會跳回原來穩定的狀態, 那這樣我們就把它稱為叫做單穩態多且振蕩器,接下來我們來看這個圖, 這是一個555單穩態多且振蕩器的電路圖,首先我們先看右邊,當電源power on的瞬間, 電容器視為短路,所以我們可以知道這隻角就會變成0,所以上比較器的輸出就會為0, 那下比較器的輸出呢,因為我開關還沒有按下去,所以這隻角會為1, 那我的輸出,下比較器的輸出就會為0,這個時候RS是00輸入,所以它是保持不變的狀態, 那因為是電源剛開始的瞬間,所以Q為0,輸出就為0,這是power on瞬間的時候的狀態, 那因為Q為0,Q bar為1,所以Q bar為1,使得電晶體導通為on的狀態, 那這個時候呢,我的電容器就會開始放電,那把原本原有的電放掉, 放到地,接下來我們來看這張圖,當我開關按下去的時候, 那我們分成開關按下去,但是還沒有放開的狀態,這個時候我這隻角為0, 所以我的下比較器輸出就會為1,那上比較器的輸出會為0, 所以R等於0,S等於1的時候執行set,所以我的Q輸出就會為1, 那這個時候Q bar為0,Q bar為0使得電晶體off掉,那off掉的話, 電容器就不會被放,就不會有放電的路徑產生,那這時候我的VCC 就會經由R對C充電,那這時候我的VC就會開始慢慢上升, 一直上升到三分之二VCC的時候才會停止,接下來我們看這張圖, 當我的開關放開的時候,剛才的圖是按下去,那現在是放開, 當放開的時候呢,這隻角就會為1,那這隻角為1使得下比較器的輸出為0, 那上比較器的輸出也是為0,所以這個時候RS正反器的R跟S都為0, 就是保持不變的狀態,所以原本Q輸出為1,現在輸出還是為1, 那因為Q為1,所以Q bar就會為0,使得我的放電電晶體會變成off的狀態, 接下來我們來看這張圖,前面那張圖這裡為1,這裡為0, 所以這個時候呢,我們會開始從VCC從經由R對C開始充電, 當C的VC兩端電壓充電充超過三分之二VCC的時候, 使得上比較器的輸出會變成1,那這個時候我的R跟S為1,0, 因為R為1,所以會進行reset的動作,使得Q為0,輸出為0, 那Q為0,當然Q bar就會為1,使得電晶體導通, 那電晶體導通的時候,原本充到三分之二VCC的電壓就會開始,C就會開始放電, 所以放電在經過電晶體放電到底,所以從左邊這個圖可以看到, 當我的電容器VC充到三分之二VCC的時候,會馬上放電,所以放電到0, 那這個時候,我的輸出角,第三支角的輸出角就會轉態到0, 所以如果我把555用方塊圖來看的話,就會變成這樣子,輸出波形在右邊, 所以當我觸發的時候,它會有一個不穩定的時間,就是R跟C的充放電時間, 那如果用右邊來看,當我的開關給一個觸發的時候,它上面就會有一個不穩定的時間, 當,這個時間也是電容器充電的時間,當充到一個三分之二VCC的時候, 我的輸出就會轉態,這個時候電晶體就會放電放掉,所以高電位那個時間就是我的不穩定的時間, 接下來我們來看綜合討論,第一點,當電路處於穩定狀態的時候,這時候我的輸出是微漏, 反之,當電路處於不穩定狀態的時候,我的輸出會危害,當開關有觸發動作的時候, 55才會進入不穩定的狀態,假設開關沒有觸發動作的時候,它就會維持穩定的輸出,就是在穩定的狀態, 它的狀態不會改變,那它的不穩定時間會等於多少? 我們經由推導之後會得到,TP會等於1.1倍的R乘上C, 那這個推導的部分,如果同學有興趣,可以參考附錄,那這個結論很重要,請同學務必要熟記。 接下來我們來看一個實例討論,右邊這個圖,是一個555去做的,單管太多且成長的電路, R等於50K,C等於20個麥克法拉,那請你求輸出正脈搏的時間,TP,也就是它那個不穩定的時間, 那我們經由剛才的結論,我們可以知道,TP會等於1.1倍的RC, 那我們把電阻跟電容帶進去,它就會等於1.1乘上50K歐姆,再乘上20個麥克法拉, 所以最後算出來得到1.1秒,接下來我們把帕低做一個總結, 555計時器常用的電路有三種,一個是4m觸發電路,也就是雙穩太多且成長器, 第二個是無穩太多且成長器,第三個是單穩太多且成長器,那我們這一節講的是單穩太多且成長器, 那單穩太多且成長電路呢,第一個它有觸發角,那它是屬於電阻電容充放電形式的正當器, 那當觸發角啟動的時候,輸出會由原本穩定的狀態跳到不穩定的狀態, 那經有一段時間之後呢,又跳回原來穩定的狀態,那這樣的形式我們就把它稱為叫做 單穩太多且成長器,當電路處於穩定狀態的時候,我的輸出是微漏, 反過來如果電路處於不穩定狀態的時候,我的輸出會為害, 當開關有觸發動作的時候,55才會進入不穩定的狀態,否則它的狀態是不會改變的, 那它的TP時間,也就是不穩定的狀態的時間,會等於1.1倍的RC, 這個結論請同學特別要記得,以上是PART1的內容,希望各位同學回家能夠熟讀並多加練習,謝謝。