一、前言
这是一个非常流行的 时基集成电路,型号为 NE555。它组成的多谐振荡电路的周期由它外围的阻容器件数值决定,与电路的工作电压没有关系。下面使用最新下载的 LTspice 电路仿真软件验证以下电路震荡周期计算公式。查看是否与电路的工作电压有关系?
二、实验结果
在 LTspice中 建立 555 多谢振荡电路。电阻 R1,R2 以及电容 C2 构成了定时参数。这里绘制出 电路起振后 10ms 之内的电压波形。读取仿真数据,使用 Python 进行绘制,可以更加清晰的观察到主要电路节点的震荡波行。
▲ 图1.2.1 主要节点的电压波形
选取第三管脚输出的方波,通过查分计算变化沿,利用数据测量两次下降沿对应的时间差。对应输出信号的周期。根据理想 555 模型,可以知道震荡信号的周期公式,根据仿真电路参数,可以计算出理论波形周期,为 2.079ms。根据仿真数据,得到平均震荡周期为 2.084ms,比理论计算数据打了 千分之2左右。
修改电路的工作电源,将电源电压从原来的5V,提升为 15V,其它电路参数保持不变,通过仿真波形数据,计算出波形对应的周期,大小为 2.082ms,与前面在5V工作电压下的周期减小了 千分之一左右。
下面降低振荡电路的工作电压,降低到 2V,进行仿真。电路依然工作。对输出电压波形进行测试。得到信号的周期为 2.088ms ,比起 5V 时震荡信号的周期大了 千分之二左右。
继续降低工作电压,大约降低到 0.65V 以下,电路变停止工作。提高工作电压,修改为 100V,或者 1000V,电路依然能够工作,直观上,只要 555 震荡,对应的震荡周期几乎保持不变。实际上,这一点与实际电路时不符合的。
※ 总 结 ※
本文利用新下载的 LTspice 仿真软件,测试了 555 基本电路。仿真软件就是仿真软件,仿真波形的周期与理论计算值是一样的。并且,在很大的电压工作范围内,仿真的周期保持不变。当然,通过实际电路测量,实际上会发现,由于 555电路本身存在着一些非理性特性,实际上震荡信号的周期随着工作电压会发生比较明显的变化的。