555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應(yīng)用

摘要：555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，它使用靈活、方便，被廣泛應(yīng)用于脈沖的產(chǎn)生、整形、定時(shí)和延遲等電路中。文中介紹了555定時(shí)器及其邏輯功能，以及由其構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理，通過舉例論述了555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應(yīng)用，說明在實(shí)際生產(chǎn)中，只要將其各個(gè)功能加以綜合應(yīng)用，便可得到許多實(shí)用電路。
關(guān)鍵詞：555定時(shí)器；多諧振蕩器；模擬聲響電路

1 555芯片簡(jiǎn)介
    555是一個(gè)8腳集成芯片，主要由分壓器、2個(gè)高精度電壓比較器、1個(gè)基本RS觸發(fā)器、1個(gè)放電管和輸出驅(qū)動(dòng)反相器組成。其電路組成，如圖1所示，符號(hào)如圖2所示，功能表，如表1所示。

   (1)比較器。
   電壓比較器C1和C2是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的理想運(yùn)算放大器。比較器，如圖3所示有2個(gè)輸入端，分別用U+和U-表示相應(yīng)輸入端上所加的電壓，用U0表示比較器的比較結(jié)果，U+>U-，Uo=1；U+<U-，U0=0。

    (2)分壓器。
    3個(gè)阻值均為5kΩ的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器(555芯片也因此而得名)，為比較器C1和C2提供參考電壓。當(dāng)電壓控制輸入端5腳Vc0懸空時(shí)，如圖1所示，。電壓控制端5腳處如果另加控制電壓Vc0，則可改變C1，C2的參考電壓，。工作中不使用控制端時(shí)，一般通過一個(gè)0．01μF的電容接地，以旁路高頻干擾。
    (3)基本RS觸發(fā)器。
    由兩個(gè)與非門組成，具有置O，置1，保持的功能。是可從外部進(jìn)行置O的直接復(fù)位端，當(dāng)=0時(shí)，使。
    (4)晶體管開關(guān)(放電管)。
    晶體管TD構(gòu)成開關(guān)，其狀態(tài)受端控制。時(shí)，晶體管截止；而=l時(shí)，晶體管導(dǎo)通。
    (5)輸出緩沖器。
    輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器G，其作用是提高定時(shí)器的帶負(fù)載能力和隔離負(fù)載對(duì)定時(shí)器的影響。

2 用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器
    用555定時(shí)器可方便地組成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生和整形電路。這些電路在工業(yè)控制、定時(shí)、仿聲、電子樂器、防盜報(bào)警等方面有著廣泛的應(yīng)用。
多諧振蕩器是555應(yīng)用的基本電路，是指電路沒有穩(wěn)定狀態(tài)(即方波發(fā)生器)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，其功能是產(chǎn)生一定頻率和幅度的矩形波信號(hào)，其輸出狀態(tài)不斷在“1”和“0”之間變換。
如圖4所示，在加電狀態(tài)下，由于電容C上電壓不能突變，故555芯片處于置位狀態(tài)，u。=1，放電管TD截止(7腳與地?cái)嚅_)，Vcc通過R1，R2對(duì)電容C進(jìn)行充電，當(dāng)uc上升到時(shí)，u0=0，TD導(dǎo)通，電容C端電壓通過R2和放電管TD對(duì)地進(jìn)行放電，uc下降。當(dāng)uc下降到時(shí)，u0又由0變?yōu)閘，TD截止，Vcc又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端u0產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖，如圖5所示。其中，R1，R2和C是定時(shí)元件，它們決定了電路的充放電時(shí)間。
    其中，Tl≈0．7(Rl+R2)C，T2≈0．7R2C。

 
    555構(gòu)成多諧振蕩器工作可靠，調(diào)節(jié)方便，在信號(hào)產(chǎn)生、工業(yè)控制、電源變換、仿聲等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，但其振蕩頻率不能太高，一般不超過幾百千赫茲；且其頻率穩(wěn)定性較差，易受電源波動(dòng)、溫度變化等影響。

3 555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應(yīng)用
    模擬聲響電路能發(fā)出各種模擬聲響，如各種樂器聲、動(dòng)物嗚叫聲、流水、刮風(fēng)、下雨等自然界的聲響和車船、飛機(jī)、槍炮、爆炸等現(xiàn)代文明所制造的聲響效果。因而模擬聲集成電路被廣泛應(yīng)用于電子玩具、儀器儀表、保安警示等領(lǐng)域。文中介紹由555多諧振蕩器組成模擬聲集成電路的應(yīng)用實(shí)例，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)時(shí)只要配置適當(dāng)?shù)淖枞菰徒泳€即可，稍作改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)不同的模擬聲響，具有較高的性價(jià)比。
    (1)“叮咚”門鈴聲響電路。
    如圖6所示，555定時(shí)器與R1，R2，R3和C2組成多諧振蕩器。按鈕AN未按下時(shí)，555的復(fù)位端4腳。通過R4接地，因而555處于復(fù)位狀態(tài)，揚(yáng)聲器不發(fā)聲。當(dāng)按下AN后，電源通過二極管D1使得555的復(fù)位端4腳為高電平，振蕩器起振。因?yàn)镽1被短路，所以振蕩頻率較高，發(fā)出“叮”聲。當(dāng)松開按扭時(shí)，電容C1上的電壓繼續(xù)維持高電平，振蕩器繼續(xù)振蕩，但此時(shí)R1已經(jīng)接入定時(shí)電路，所以振蕩頻率較低，發(fā)出“咚”聲。同時(shí)C1通過R4放電，當(dāng)C1上電壓下降到低電平時(shí)，555又被復(fù)位，振蕩器停振，揚(yáng)聲器停止發(fā)聲。

    (2)間歇聲響電路。
    如圖7所示，A和B兩個(gè)555電路均為多諧振蕩器。適當(dāng)選擇定時(shí)元件，使fA=1Hz，fB=1kHz。由于低頻振蕩器A的輸出接高頻振蕩器B的復(fù)位端，故只有u01輸出為高電平時(shí)，B振蕩器才振蕩，u01輸出為0時(shí)，B停止振蕩，使揚(yáng)聲器發(fā)出l kHz“嗚嗚”的間歇聲響。工作波形，如圖8所示。

    (3)雙頻音響電路(救護(hù)車)。
    將圖7中A振蕩器的輸出u01接到B振蕩器的電壓控制端，即5腳Vc0，如圖9所示。則振蕩器A輸出高電平時(shí)，振蕩器B的振蕩頻率較低；當(dāng)A輸出低電平時(shí)，B的振蕩頻率高，從而使B振蕩器的輸出端產(chǎn)生兩種頻率的信號(hào)。3腳u02所接的揚(yáng)聲器發(fā)出“嘟、嘟……”的類似救護(hù)車的雙頻間歇響聲。

4 警車的音響效果電路
    如圖10所示，A和B兩個(gè)555多諧振蕩器，A與R1A，R2A和CA組成低頻振蕩器，B與R1B，R2B和CB組成高頻振蕩器。由振蕩器A的6腳引出電容充放電波形(類似線性掃描波形)，通過運(yùn)算放大器接至振蕩器B電壓控制端的5腳上，對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，則u02波形的頻率是變化的，將產(chǎn)生連續(xù)不斷的“嗚、嗚”類似警車的音響效果。

5 結(jié)束語
    集成555定時(shí)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用途廣泛、價(jià)格低廉等多種優(yōu)勢(shì)，文中僅介紹了其應(yīng)用的一個(gè)方面。在實(shí)際的生產(chǎn)生活中，只要將其各個(gè)功能加以綜合應(yīng)用，便可得到許多實(shí)用電路。