|
Демонстрация нестабильного мультивибратора
на основе таймера 555
с использованием MATLAB
В аналоговой электронике генераторы и их реализация с использованием интегральных схем (ИС) является важной темой. Поскольку микросхема таймера 555 проста для понимания и достаточно гибкая, чтобы соответствовать различным приложениям, она используется в нестабильной конфигурации мультивибратора (генератора) для исследовательских целей. При освещении темы в классе преподаватели часто используют симуляторы схем, такие как Proteus и TINA, чтобы показать изменение формы выходного сигнала микросхемы таймера 555 путем изменения номиналов резистора или конденсатора.
Рис.1: Графический интерфейс для симулятора нестабильного режима таймера 555
Мы представляем здесь демонстрационную программу для нестабильного мультивибратора на основе таймера 555, который реализован с использованием графического интерфейса пользователя (GUI) в среде MATLAB 2014, как показано на рис. 1. Для работы микросхемы таймера 555 требуются два резистора и конденсатор. в нестабильном режиме. Когда пользователь вводит значения внешних компонентов (R1, R2 и C) и нажимает кнопку «Run», симулятор предоставляет период времени, частоту и рабочий цикл прямоугольной волны. Программа также показывает выходной прямоугольный сигнал в окне рисунка (рис. 2). Графический интерфейс пользователя также показывает принципиальную схему для работы таймера 555 в нестабильном режиме.
Рис. 2: Форма сигнала для R1 = 1000 Ом, R2 = 1000 Ом и C = 1000 мкФ
Программное обеспечение
Как упоминалось ранее, микросхема таймера 555 используется в нестабильном режиме для генерации прямоугольной волны. Период времени (или частота) и рабочий цикл нестабильного мультивибратора определяются внешними компонентами R1, R2 и C (см. Принципиальную схему на рис. 1).
Время, в течение которого выходной сигнал высокий:
T h = 0,693 × (R1 + R2) × C секунд
Время, в течение которого выходная мощность низкая:
T l = 0,693 × R2 × C секунд
Следовательно, период времени прямоугольной волны равен:
T = T h + T l = 0,693 × {R1 + (2 × R2)} × C секунд.
а частота в Герцах (Гц) равна:
f = 1 / T = 1,44 / {R1 + (2 × R2)} × C
Рабочий цикл прямоугольной формы волны = T h / ( h + T l ) × 100% = (T h / T) × 100%
Пользователь должен ввести значения R1, R2 и C и нажать «Выполнить», чтобы смоделировать работу нестабильного режима микросхемы таймера 555. При нажатии кнопки «Выполнить» MATLAB выполняет функцию обратного вызова, чтобы вычислить и отобразить период времени, частоту и рабочий цикл, а также построить форму волны. Формы сигналов для двух различных наборов значений компонентов показаны на рисунках 2 и 3 соответственно.
Рис. 3: Форма сигнала для R1 = 1000 Ом, R2 = 1000 Ом и C = 1 мкФ
Вы также можете попробовать следующее, опираясь на эту работу:
1. Постройте
график изменения напряжения на конденсаторе C 2. Измените напряжение питания с 5 В на 10 В и постройте форму выходного сигнала; вы обнаружите, что амплитуда выходного сигнала изменяется.
3. Подключите диод (анод к контакту 7 IC и катод к контакту 6) параллельно с R2 и постройте форму выходного сигнала; вы получаете форму выходного сигнала с коэффициентом заполнения 50%.
Скачать исходный код