類比振盪電路－NE555無穩態多諧振盪電路實驗

一、實驗目的：

　　嘗試以IC555達成不穩態多諧振盪器（Astable Multivibrator）之實驗並觀測調整各項參數對振盪訊號頻率以及工作週期(Duty Cycle)等之影響。

二、實驗原理：

圖1　NE555無穩態振盪電路圖

1、根據Datasheet資料，555 IC內部三顆電阻皆為5kΩ，構成一分壓網路，產生1/3Vcc及2/3Vcc之比較電壓，內部電路如下圖：

圖2　NE555內部電路圖

2、由比較器特性可知：

• 當第二腳低於1/3Vcc且第六腳低於2/3Vcc時，IC內部上比較器(Upper Comp.)輸出邏輯0，下比較器(Lower Comp.)輸出邏輯1，SR正反器之S=1、R=0，Q(n+1)=1、Q(n+1)'=0，NPN電晶體截止（OFF），第三腳輸出Vo為高準位邏輯1。
• 當第二腳高於1/3Vcc且第六腳低於2/3Vcc時，IC內部上比較器(Upper Comp.)輸出邏輯0，下比較器(Lower Comp.)輸出邏輯0，SR正反器之S=0、R=0，Q(n+1)=Q(n)、Q(n+1)'=Q(n)'，第三腳輸出Vo維持原態。
• 當第二腳高於1/3Vcc且第六腳高於2/3Vcc時，IC內部上比較器(Upper Comp.)輸出邏輯1，下比較器(Lower Comp.)輸出邏輯0，SR正反器之S=0、R=1，Q(n+1)=0、Q(n+1)'=1，NPN電晶體導通（ON），第三腳輸出Vo為低準位邏輯0。

狀態整理如表1所示：

表1　NE555無穩態電路工作狀態整理

3、電源啟動瞬間，電容端電壓Vc=0V，C視為短路，接腳2、6輸入電壓為0V，此時IC內部SR正反器之S=1、R=0，第三腳輸出Vo為高電位，Q(n+1)=1；同時Q(n+1)'=0，使得NPN電晶體截止（OFF），故電容C經由Ra和Rb開始充電。
4、當第二腳（即第六腳）電壓上升至1/3Vcc時，IC內部SR正反器之S=0、R=0，Q(n+1)=Q(n)，第三腳輸出Vo不變（維持之前準位），電容C持續充電。