555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應用

摘要：555定時器是一種中規模集成電路，它使用靈活、方便，被廣泛應用于脈沖的產生、整形、定時和延遲等電路中。文中介紹了555定時器及其邏輯功能，以及由其構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用，說明在實際生產中，只要將其各個功能加以綜合應用，便可得到許多實用電路。
關鍵詞：555定時器；多諧振蕩器；模擬聲響電路

1 555芯片簡介
??? 555是一個8腳集成芯片，主要由分壓器、2個高精度電壓比較器、1個基本RS觸發器、1個放電管和輸出驅動反相器組成。其電路組成，如圖1所示，符號如圖2所示，功能表，如表1所示。

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?? (1)比較器。
?? 電壓比較器C1和C2是兩個結構完全相同的理想運算放大器。比較器，如圖3所示有2個輸入端，分別用U+和U-表示相應輸入端上所加的電壓，用U0表示比較器的比較結果，U+>U-，Uo=1；U+

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??? (2)分壓器。
??? 3個阻值均為5kΩ的電阻串聯起來構成分壓器(555芯片也因此而得名)，為比較器C1和C2提供參考電壓。當電壓控制輸入端5腳Vc0懸空時，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，一般通過一個0．01μF的電容接地，以旁路高頻干擾。
??? (3)基本RS觸發器。
??? 由兩個與非門組成，具有置O，置1，保持的功能。是可從外部進行置O的直接復位端，當=0時，使。
??? (4)晶體管開關(放電管)。
??? 晶體管TD構成開關，其狀態受端控制。時，晶體管截止；而=l時，晶體管導通。
??? (5)輸出緩沖器。
??? 輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器G，其作用是提高定時器的帶負載能力和隔離負載對定時器的影響。

2 用555定時器構成的多諧振蕩器
??? 用555定時器可方便地組成多諧振蕩器、單穩態觸發器和施密特觸發器等脈沖產生和整形電路。這些電路在工業控制、定時、仿聲、電子樂器、防盜報警等方面有著廣泛的應用。
多諧振蕩器是555應用的基本電路，是指電路沒有穩定狀態(即方波發生器)，只有兩個暫穩態，其功能是產生一定頻率和幅度的矩形波信號，其輸出狀態不斷在“1”和“0”之間變換。
如圖4所示，在加電狀態下，由于電容C上電壓不能突變，故555芯片處于置位狀態，u。=1，放電管TD截止(7腳與地斷開)，Vcc通過R1，R2對電容C進行充電，當uc上升到時，u0=0，TD導通，電容C端電壓通過R2和放電管TD對地進行放電，uc下降。當uc下降到時，u0又由0變為l，TD截止，Vcc又經R1和R2對C充電。如此重復上述過程，在輸出端u0產生了連續的矩形脈沖，如圖5所示。其中，R1，R2和C是定時元件，它們決定了電路的充放電時間。
??? 其中，Tl≈0．7(Rl+R2)C，T2≈0．7R2C。

??? 555構成多諧振蕩器工作可靠，調節方便，在信號產生、工業控制、電源變換、仿聲等領域獲得了廣泛的應用，但其振蕩頻率不能太高，一般不超過幾百千赫茲；且其頻率穩定性較差，易受電源波動、溫度變化等影響。

3 555多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應用
??? 模擬聲響電路能發出各種模擬聲響，如各種樂器聲、動物嗚叫聲、流水、刮風、下雨等自然界的聲響和車船、飛機、槍炮、爆炸等現代文明所制造的聲響效果。因而模擬聲集成電路被廣泛應用于電子玩具、儀器儀表、保安警示等領域。文中介紹由555多諧振蕩器組成模擬聲集成電路的應用實例，具有結構簡單清晰、擴展方便、靈活易變等優點。實現時只要配置適當的阻容元件和接線即可，稍作改動就可實現不同的模擬聲響，具有較高的性價比。
??? (1)“叮咚”門鈴聲響電路。
??? 如圖6所示，555定時器與R1，R2，R3和C2組成多諧振蕩器。按鈕AN未按下時，555的復位端4腳。通過R4接地，因而555處于復位狀態，揚聲器不發聲。當按下AN后，電源通過二極管D1使得555的復位端4腳為高電平，振蕩器起振。因為R1被短路，所以振蕩頻率較高，發出“叮”聲。當松開按扭時，電容C1上的電壓繼續維持高電平，振蕩器繼續振蕩，但此時R1已經接入定時電路，所以振蕩頻率較低，發出“咚”聲。同時C1通過R4放電，當C1上電壓下降到低電平時，555又被復位，振蕩器停振，揚聲器停止發聲。

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??? (2)間歇聲響電路。
??? 如圖7所示，A和B兩個555電路均為多諧振蕩器。適當選擇定時元件，使fA=1Hz，fB=1kHz。由于低頻振蕩器A的輸出接高頻振蕩器B的復位端，故只有u01輸出為高電平時，B振蕩器才振蕩，u01輸出為0時，B停止振蕩，使揚聲器發出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，振蕩器B的振蕩頻率較低；當A輸出低電平時，B的振蕩頻率高，從而使B振蕩器的輸出端產生兩種頻率的信號。3腳u02所接的揚聲器發出“嘟、嘟……”的類似救護車的雙頻間歇響聲。

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)，通過運算放大器接至振蕩器B電壓控制端的5腳上，對其進行調制，則u02波形的頻率是變化的，將產生連續不斷的“嗚、嗚”類似警車的音響效果。

5 結束語
??? 集成555定時器具有結構簡單、用途廣泛、價格低廉等多種優勢，文中僅介紹了其應用的一個方面。在實際的生產生活中，只要將其各個功能加以綜合應用，便可得到許多實用電路。