振盪器與計時器

無穩態多諧振盪器

無穩態多諧振盪器是一個沒有休止狀態的電路:它永遠不安定,而是把輸出翻成高、再翻成低、再翻成高,永遠如此,全靠自己。astable 一詞意指「兩種狀態都不穩定」。它是弛張振盪器自由運轉的方波模式(也是 555 計時器最常見的用法)。把它想成一個停不下來的節拍器:一通電,它就不停地敲出方波。

在接成無穩態的 555 裡,電容透過兩顆電阻(稱 Ra 與 Rb)充電,卻只透過一顆(Rb)放電,因為放電腳位在兩者之間。所以充電比放電慢,輸出停在高態的時間比低態久。輸出高態時間約 0.693 乘以(Ra 加 Rb)乘以 C,低態約 0.693 乘以 Rb 乘以 C,其中 0.693 是 2 的自然對數,來自跨越三分之一到三分之二臨界值間隔的充電。頻率是 f 等於 1.44 除以((Ra 加 2 乘以 Rb)乘以 C)。例如 Ra 等於 1 kΩ、Rb 等於 10 kΩ、C 等於 10 µF,約得 6.8 Hz 的緩慢閃爍。

無穩態模式就是你用來做閃燈、音調、時鐘以及簡單 PWM 載波的方式。基本 555 無穩態誠實的陷阱在於:因為充電走 Ra 加 Rb、放電只走 Rb,你永遠無法真正達到 50% 的工作週期(高、低時間相等);高態時間總是超過低態。要得到真正的方波,你可以把 Ra 做小、Rb 做大(逼近但達不到 50%),或加一顆二極體讓充放電走各自的路徑,或改用別種拓樸。和任何弛張振盪器一樣,頻率只跟你的電阻與電容一樣準。

取 Ra 等於 1 kΩ、Rb 等於 10 kΩ、C 等於 10 µF:f 等於 1.44 除以((1000 加 20000)乘以 10 µF),約 6.8 Hz。高態時間 0.693 乘以(1 加 10)kΩ 乘以 10 µF,約 76 毫秒;低態 0.693 乘以 10 kΩ 乘以 10 µF,約 69 毫秒。

沒有穩定狀態:輸出自由地高、低來回,由 R-C 的充放電時間決定。

基本的 555 無穩態無法達到剛好 50% 工作週期,因為充電走 Ra 加 Rb、放電只走 Rb。除非加二極體或改變拓樸,否則高態時間總是超過低態。

又称
astable modefree-running multivibrator無穩態振盪器自由運轉多諧振盪器