Alternatives Design für eine astabile 555-Schaltung

Das "nächstliegende" sinusförmige Signal, das Sie vom Ausgang eines 555 erhalten können, ist, wenn das Tastverhältnis 50 % beträgt. So hoch wie niedrig. Wenn Sie das dann filtern (zum Beispiel mit einer LC-Schaltung), erhalten Sie etwas, das einer Sinuswelle nahe kommt.

Der 555 in seiner Grundschaltung ergibt immer eine Einschaltdauer von mehr als 50 %, da die Entladezeit kürzer ist als die Ladezeit und die Ausgangsleistung während der Ladezeit hoch ist.

Es gibt mehrere Modifikationen, die man an der grundlegenden 555-Schaltung vornehmen kann, um dies zu beheben. Eine Lösung besteht darin, den 555 als Fensterkomparator zu verwenden , was hier getan wird.

Wie Sie auf die 50% Einschaltdauer kommen, ist weitgehend irrelevant. Relevanter ist es, die Signalfrequenz an die Resonanzfrequenz des LC-Kreises anzupassen und einen Puffer zu verwenden, um den LC-Kreis nicht zu belasten, da dann Q abnimmt und die Filterung schlechter wird, was zu einer Sinuswelle schlechterer Qualität führt.

Diese Schaltung mit dem NE555-Timer arbeitet als astabiler Oszillator.

Das vereinfachte Schema sieht so aus:

Wenn der Pin3 ($Q$) befindet sich im HIGH-Zustand (sehr nahe an der V-Versorgung für eine CMOS-Version). Der Kondensator wird aufgeladen

Und dieser Diagrammstrom wird fließen von:

Pin3--->Rt--->CT--->Masse--->V-Versorgung--->In Pin 8.

Und diese Ladephase dauert, bis die Spannung am Kondensator die Schwellenspannung ( VH = 2/3 Vcc ) nicht erreicht.

$$T_H = R_t C_t \ln \left(\frac{V_{CC} - V_L}{V_{CC} - V_H}\right)$$

Dann wird OUT (Pin 3) auf LOW geschaltet (sehr näher an 0 V, aber nicht gleich) und der Kondensator beginnt mit der Entladephase:

Ct positive Platte ---> Rt ---> in Pin 3 ---> und über gnd zurück zur Ct negativen Platte.

Und diese Phase endet, wenn die Kondensatorspannung unter die Auslösespannung fällt ( VL = 1/3 Vcc ) und dann der OUT-Pin wieder auf HIGH schaltet.

$$T_L = R_t C_t \ln \left(\frac{V_H}{V_L}\right)$$

Und der Zyklus wiederholt sich.

Und die Periode ist

$$F = \frac{1}{T_H+T_L}=\frac{1}{R_t C_t \ln \left( \frac{V_H *(V_{CC} - V_L)}{V_L*(V_{CC} - V_H)}\right)}= \frac{1}{R_t C_t \ln(4)} = \frac{1}{1.386R_t C_t}$$

Wie für die Ausgabe, die$LC$Schaltung bildet das Tiefpassfilter zweiter Ordnung. Wenn also die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters gleich oder niedriger als die 555-Timer-Frequenz ist. Am Ausgang des Füllers sehen wir nur die Grundharmonischen (eine Sinuswelle). Was genau sind Harmonische und wie „erscheinen“ sie?