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22个回答
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2016新年快乐! 元旦一整天弄了一下推导和计算。现发出,仅供参考。 |
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本帖最后由 JQ_Lin 于 2016-1-2 19:47 编辑 注意,我是按5V电源进行计算和仿真的。 实际应用中,可能要用四节1.5V干电池,6V的。 【555多谐振荡电路实现指定音调(5-1-)的计算 2016.01.01】 多谐振荡器稳定工作时,定时电容端电压被充电到2/3电源电压,再放电到1/3电源电压,反复变化。 定时电容的放电总是通过555电路的DC(7)端内部的三极管导通来实现的。电阻R4是充、放电共用的。 选择定时电容C2=220nF,放电电阻R4=6.2k, 则放电用时 T2 = ln2 x R4 x C2 = 0.693 x 6.2k x 220n = 0.945ms 对于较低音的“do”,频率为261.5Hz,周期为T = 1/261.5 = 3.824ms, 则充电用时 T1 = T - T2 = 3.824 - 0.945 = 2.879ms 充电是电源(E=5V)通过电阻R2、R3、R4进行的,故有 T1 = ln2 x (R2+R3+R4) x C2 ∴ R2+R3+R4 = T1/(ln2 x C2) = 2.879m/(0.693 x 220n) = 18.884k ∴ R2+R3 = 18.884 - R4 = 18.884 - 6.2 = 12.684k R3既是555电路DC端内部三极管的集电极负载电阻,又是较高音时的充电通路,R2和R3的阻值待定。 对于较高音的“so”,频率为391.7Hz,周期为T = 1/391.7 = 2.553ms, 则充电用时 T1 = T - T2 = 2.553 - 0.945 = 1.608ms (放电用时与较低音的相同T2=0.945ms) 因为较高音时的充电是通过二极管D1的,所以必须考虑到二极管D1压降Vd的影响。 经过推导(后附)可知,定时电容C2端电压从1/3电源电压充电到2/3电源电压,所需时间为 T1 = ln[(2E-3Vd)/(E-3Vd)] x (R3+R4) x C2 ∴ R3+R4 = T1/[ln[(2E-3Vd)/(E-3Vd)] x C2] 其中,电源电压E=5V;二极管电流不大,故正向压降Vd不会大,试取Vd=0.6V,则有 R3+R4 = 1.608m/[ln[(2x5-3x0.6)/(5-3x0.6)] x 220n] = 7.767k R3 = 7.767 - R4 = 7.767 - 6.2 = 1.567k 取值 R3=1.6k R2 = 12.684 - R3 = 12.684 - 1.567 = 11.117k 取值 R2=11k 顺便指出,若先前的R4取值偏大,将迫使这里的R3取值过小,会对555电路DC端内部三极管不利。 【附:二极管压降对充电定时影响的推导 2016.01.01】 0V↗1/3电源电压 用时t1 E/3 = (E-Vd)[1 - e^(-t1/RC)] e^(-t1/RC) = 1 - E/3(E-Vd) = (2E-3Vd)/3(E-Vd) ∴ t1 = ln[3(E-Vd)/(2E-3Vd)] x RC ① 0V↗2/3电源电压 用时t2 2E/3 = (E-Vd)[1 - e^(-t2/RC)] e^(-t2/RC) = 1 - 2E/3(E-Vd) = (E-3Vd)/3(E-Vd) ∴ t2 = ln[3(E-Vd)/(E-3Vd)] x RC ② 定时电容从1/3电源电压充电到2/3电源电压所需的时间为(t2-t1) (t2-t1) = [ln[3(E-Vd)/(E-3Vd)] - ln[3(E-Vd)/(2E-3Vd)]] x RC = ln[[3(E-Vd)/(E-3Vd)] / [3(E-Vd)/(2E-3Vd)]] x RC ∴ (t2-t1) = ln[(2E-3Vd)/(E-3Vd)] x RC ③ 讨论:1.电源电压E越低,二极管压降Vd对充电定时的影响越大。 2.当 E >> Vd 时,Vd的影响可以忽略不计。 3.特例,当Vd=0时,(t2-t1) = ln[2E/E] x RC = ln2 x RC = 0.693 x RC,与E无关。 |
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谢谢分享。。。。。。。。。。
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