555滞回振荡器——构建经典RC多谐振荡器
元件与材料
- 1×9V电池
- 电池夹（Radio Shack目录#270-325）
- 迷你钩夹（焊接至电池夹，Radio Shack目录#270-372）
- U1——555定时器IC（Radio Shack目录#276-1723）
- D1——红LED（Radio Shack目录#276-041或等效）
- D2——绿LED（Radio Shack目录#276-022或等效）
- R1、R2——1kΩ，¼W电阻
- R3——10Ω，¼W电阻
- R4——10kΩ，15圈电位器（Radio Shack目录#271-343）
- C1——1µF电容（Radio Shack目录#272-1434或等效）
- C2——100µF电容（Radio Shack目录#272-1028或等效）
交叉参考
- 电路课程，第1卷，第16章——电压与电流计算
- 电路课程，第1卷，第16章——求解未知时间
- 电路课程，第4卷，第10章——多谐振荡器
- 电路课程，第3卷，第8章——正反馈
学习目标
- 理解施密特触发器如何驱动简单RC振荡器
- 应用RC时间常数概念控制振荡频率
- 探索555定时器无稳态多谐振荡器的几种配置之一
原理图
下图显示此振荡器常见布局。下方也提供第二种等效表示。
或者，电路可用稍不同引脚配置的555绘制，如下图：
实物接线图
实验步骤
这是您能构建的最基础RC振荡器之一。简单、高度可预测，是演示施密特触发器驱动多谐振荡器核心原理的理想选择。
关键特性：
- 基频：≈0.7Hz——每个LED每秒翻转一次。
- 通过10kΩ电位器（R4）可调频率。逆时针旋转提高频率，最终进入可听范围。配合1µF定时电容频率可达~70kHz，进入超声波频段。
- LED提供方波输出视觉确认。波形因555输出晶体管无法全摆动至电源轨而略微不对称。使用CMOS 555（如TLC555，Radio Shack #276-1718）可得近50%占空比方波。
- R3防止新9V电池时电容将输出交流分量短路至地导致555过热。省略R3可导致过热；仅极短时间谨慎测试。
为验证频率扫描，连接压电扬声器或电路课程第6卷，第3章，第12节的音频探测器。随电位器转动，您将实时听到音调升高。
安全提示：避免大电流流过LED引脚；555内部限流保护电路但过大电流将损坏LED。
运行理论
此配置下555作为滞回振荡器——一种在两稳态间交替的弛豫振荡器。频率由引脚6和2的RC网络决定，公式为：
f = 0.7 / (R × C)
因555阈值和触发阈值随供电电压变化，振荡器频率在电压范围内相对稳定，前提是考虑输出轨到轨限制。方波不对称源于非理想输出摆动，但时序仅由RC对决定。
下图展示充放电曲线、初始长脉冲及结果不对称方波。
在我们的工具部分试用555定时器无稳态电路。
工业技术