555 IC可用于創建自由運行的非穩態振蕩器，以連續產生方波脈沖

555定時器IC可以單聲道連接因此，模式產生固定持續時間的精確定時器，或者在其雙穩態模式下產生觸發器型開關動作。但我們也可以在一個Astable模式下連接555定時器IC，以產生一個非常穩定的555振蕩器電路，用于產生高精度的自由運行波形，其輸出頻率可以通過外部連接的RC振蕩電路進行調整僅由兩個電阻和一個電容組成。

555振蕩器是另一種張弛振蕩器，用于產生固定頻率高達500kHz或者固定頻率的穩定方波輸出波形。不同的工作周期從50％到100％不等。在之前的555定時器教程中，我們看到Monostable電路在其引腳2觸發輸入上觸發時產生單輸出單觸發脈沖。

而555單穩態電路在預設時間后停止等待下一次觸發輸入觸發脈沖重新開始，為了使555振蕩器作為非穩態多諧振蕩器工作，必須在每個定時周期后連續重新觸發555 IC。

這種重新觸發是基本上通過將觸發器輸入（引腳2）和閾值輸入（引腳6）連接在一起來實現，從而允許器件充當非穩態振蕩器。然后555振蕩器沒有穩定狀態，因為它不斷從一種狀態切換到另一種狀態。此前單穩態多諧振蕩器電路的單個定時電阻也分為兩個獨立的電阻， R1 和 R2 ，其結點連接到放電輸入（引腳7）如下所示。

基本Astable 555振蕩器電路

在上面的555振蕩器電路中，引腳2和引腳6連接在一起，允許電路重新連接在每個周期觸發自身，使其作為自由振蕩器運行。在每個周期電容期間， C 通過兩個定時電阻充電， R1 和 R2 但僅通過電阻放電， R2 由于 R2 的另一端連接到放電端子，引腳7。

然后電容充電至2 / 3Vcc（上限比較器極限）由 0.693（R1 + R2）C 組合確定，并將其自身放電至1/3Vcc（下限比較器極限），由 0.693（R2 * C）確定組合。這導致輸出波形的電壓電平近似等于 Vcc - 1.5V ，其輸出“ON”和“OFF”時間周期由電容器和電阻器組合確定。因此，完成輸出的一個充電和放電周期所需的個別時間如下：

Astable 555振蕩器充電和放電時間

其中， R 以Ω為單位且 C 以法拉為單位。

當作為非穩態多諧振蕩器連接時，的輸出> 555振蕩器將繼續無限期地在2 / 3Vcc和1 / 3Vcc之間充電和放電，直到電源被移除。與單穩態多諧振蕩器一樣，這些充電和放電時間以及頻率與電源電壓無關。

因此，一個完整的定時周期的持續時間等于電容器充電的兩個單獨時間的總和。并且放電加在一起，并給出如下：

555振蕩器循環時間

可以找到振蕩的輸出頻率通過將上面的等式反轉為總循環時間，給出Astable 555振蕩器輸出頻率的最終等式：

555振蕩器頻率方程

通過改變其中一個 RC 組合的時間常數，占空比更好地稱為“標記到空間”比率可以精確設置輸出波形的值，并以電阻 R2 與電阻 R1 的比值給出。 555振蕩器的占空比，即“ON”時間除以“OFF”時間的比率，由下式給出：

555振蕩器占空比

占空比沒有單位，因為它是比率但可以表示為百分比（％） 。如果兩個定時電阻 R1 和 R2 的值相等，則輸出占空比為2：1，即66％ON時間和33％OFF時間。關于周期。

555振蕩器示例No1

Astable 555振蕩器使用以下組件構建， R1 =1kΩ， R2 =2kΩ，電容 C = 10uF 。計算555振蕩器的輸出頻率和輸出波形的占空比。

t 1 - 電容充電“ON”時間計算如下： ：

t 2 - 電容放電“關閉”時間計算如下：

因此，總周期時間（T）計算如下輸出頻率?因此給出：

給出一個占空比值：

作為定時電容， C 通過電阻 R1充電和 R2 但只能通過電阻 R2 放電，輸出占空比可以通過改變電阻 R2的值來改變50％到100％。通過減小 R2 的值，占空比增加到100％，并且通過增加 R2 ，占空比減小到50％。如果電阻 R2 相對于電阻 R1 非常大，則555非穩態電路的輸出頻率將僅由 R2 x C 決定。

這種基本的非穩態555振蕩器配置的問題在于占空比，“標記到空間”比率永遠不會低于50％，因為電阻 R2 的存在阻止了這一點。換句話說，我們不能使輸出“ON”時間短于“OFF”時間，因為（R1 + R2）C 總是大于 R1 x C的值。解決此問題的一種方法是將信號旁路二極管與電阻 R2 并聯，如下所示。

改進555振蕩器占空比

通過連接此二極管， D1 在觸發輸入和放電輸入之間，定時電容現在將直接通過電阻 R1 充電，因為電阻 R2 被二極管有效地短路。電容通過電阻正常放電， R2 。

額外的二極管 D2 可以與放電電阻串聯， R2 如果需要確保定時電容僅通過 D1 充電，而不是通過 R2 的并行路徑充電。這是因為在充電過程中，二極管 D2 以反向偏置連接，阻止電流流過自身。

現在 t 1的前一個充電時間修改 = 0.693（R1 + R2）C 以考慮這個新的充電電路，并給出如下： 0.693（R1 x C）。因此占空比為 D = R1 /（R1 + R2）。然后，為了產生小于50％的占空比，電阻 R1 需要小于電阻 R2 。

雖然前一電路改善了工作通過對定時電容器 C1 通過 R1 + D1 組合充電，然后通過 D2 + R2 組合將其放電，輸出波形的周期，這種電路布置的問題在于555振蕩器電路使用額外的元件，即兩個二極管。

我們可以改進這個想法并產生一個固定的方波輸出波形，非常容易實現50％的占空比通過簡單地將充電電阻的位置 R2 移動到輸出（引腳3），無需任何額外的二極管，如圖所示。

50％占空比穩定振蕩器

555振蕩器現在產生50％的占空比作為定時電容， C1 現在通過相同的電阻器充電和放電， R2 而不是如前所述通過定時器放電引腳7放電。當555振蕩器的輸出為高電平時，電容器通過 R2 充電，當輸出為低電平時，它通過 R2 放電。電阻器 R1 用于確保電容器完全充電至與電源電壓相同的值。

但是，當電容器通過同一電阻器充電和放電時，必須稍微修改振蕩輸出頻率的等式以反映該電路變化。然后給出50％Astable 555振蕩器的新等式：

50％占空比頻率方程

請注意，電阻 R1 需要足夠高，以確保它不會干擾電容器的充電，從而產生所需的50％占空比。同時改變定時電容的值， C1 會改變非穩態電路的振蕩頻率。

555振蕩器應用

我們之前說過最大輸出要么通過引腳3吸收或提供負載電流大約200mA，這個值足以驅動或切換其他邏輯IC，一些LED或一個小燈等，我們需要使用雙極晶體管或MOSFET來放大555的輸出以驅動更大的電流負載，如電機或繼電器。

但555振蕩器也可以可用于各種波形發生器電路和需要非常小輸出電流的應用，例如電子測試設備，用于產生各種不同的輸出測試頻率。

555也可用于生產非常精確的正弦波，方波和脈沖波形，或作為LED或燈閃光燈和調光器，用于簡單的噪音制作電路，如節拍器，音調和聲音nd效果發生器，甚至圣誕節的音樂玩具。

我們可以很容易地構建一個簡單的555振蕩器電路來閃爍幾個LED的“ON”和“OFF”類似于所示的那個，或產生一個高來自揚聲器的頻率噪聲。但是使用基于非穩態555振蕩器構建科學項目的一個非常好且簡單的是電子節拍器。

節拍器是用于通過產生定期和重復的音樂節拍或點擊來標記音樂片段中的時間的設備。可以使用555振蕩器作為主時序器件來制作簡單的電子節拍器，通過調節振蕩器的輸出頻率，可以設置速度或“每分鐘節拍數”。

例如，節奏每分鐘60次節拍意味著每秒鐘會發出一次節拍，而電子術語則相當于1Hz。因此，通過使用一些非常常見的音樂定義，我們可以輕松地建立一個我們的節拍器電路所需的不同頻率的表格，如下所示。

節拍器頻率表

節拍器的輸出頻率范圍簡單地計算為1分鐘或60秒的倒數除以be的數量例如，每分鐘所需的ats（ 1 /（60 secs / 90 bpm）= 1.5Hz ）和120bpm相當于2Hz，依此類推。因此，通過使用我們現在熟悉的上述等式計算非穩態555振蕩器電路的輸出頻率， R1 ， R2 和 C 的各個值可以可以找到。

非穩態555振蕩器的輸出波形的時間段如下：

對于我們的電子節拍器電路，定時電阻 R1 的值可以通過重新排列上面的等式來找到：

假設電阻 R2 =1kΩ且電容 C = 10uF 的值，定時電阻 R1 我們的頻率范圍為142k3Ω，每分鐘60次，以46k1Ω，每分鐘180次，因此可變電阻器（電位器）<跨度>150kΩ對于節拍器電路來說足以產生所需的全部節拍以及更多節拍。然后我們的電子節拍器示例的最終電路將給出：

555電子節拍器

這個簡單的節拍器電路演示了使用555振蕩器產生可聽聲音或音符的一種簡單方法。它使用150kΩ電位計來控制輸出脈沖或節拍的全部范圍，因為它具有150kΩ的值，因此可以輕松校準，以提供與電位計位置相對應的等效百分比值。例如，每分鐘60次等于142.3kΩ或95％旋轉。

同樣，每分鐘120次跳動等于70.1kΩ或47％旋轉等。其他電阻器或微調器可與電位器串聯連接將輸出上限和下限預先設置為預定值，但在計算輸出頻率或時間周期時需要考慮這些附加元件。

雖然上述電路非常簡單，有趣的聲音生成示例，可以使用555振蕩器作為噪聲發生器/合成器，或通過構建可變頻率，可變標記/空間比波形來制作音樂聲，音調和警報在本教程中，我們僅使用一個555振蕩器電路來產生聲音，但通過將兩個或多個555振蕩器芯片級聯在一起，可構建各種電路以產生一系列音樂和聲音效果。一個這樣的新奇電路是在下面的例子中給出的警車“Dee-Dah”警報器。

555振蕩器警察“Dee-Dah”Siren

電路模擬一個模擬警笛聲的鳴音警報信號。 IC1 連接為2Hz非對稱非穩態多諧振蕩器，用于通過10kΩ電阻對 IC2 進行頻率調制。 IC2 的輸出在300Hz和660Hz之間對稱交替，需要0.5秒才能完成每個交替循環。