555定时器IC如何产生PWM信号?

在本教程中，我将向您展示如何使用555定时器IC生成PWM信号，我们将学习一些关于555定时器IC的知识，它是如何作为稳定多振器运行的，以及如何使用555定时器PWM信号来调整LED的亮度。

脉宽调制是什么?

脉宽调制(PWM)是现代电子学中的一个重要概念。它通常被用作电机控制和照明控制系统的动力输送机构。

在PWM技术中，必须提供给直流电机或LED的电压以快速开关脉冲的形式提供，而不是连续的模拟信号。PWM信号的“占空比”和“频率”决定了输出电压。

PWM信号的占空比描述脉冲在一个周期内保持高的时间。它通常用百分比表示。

如果T_高在一个周期中，脉冲是HIGH的持续时间是T_低是脉冲为LOW的持续时间，那么脉冲的周期为

T =_高+ T_低

占空比= (T_高/ t) * 100

PWM信号的频率描述了信号完成一个周期的速率。

上面的图片显示不同脉宽调制信号和不同的占空比随着输出电压。

使用555定时器IC产生PWM信号是非常容易的，但是在了解555定时器PWM信号是如何产生的之前，你需要了解555定时器IC的稳定多振器操作。

一旦你理解了这一点，然后做小的修改，你可以毫不费力地产生一个PWM信号使用555定时器。

555定时器如何在稳定模式下工作?

顾名思义，稳定多振器是一种没有稳定状态的振荡电路，也就是说，它会自动在两种状态之间切换。因此，稳定多谐振荡器又称自由运行多谐振荡器或自由运行振荡器。

只使用另外三个组件，我们可以使555定时器工作在稳定模式。它们是一对电阻器和一个电容器。

定时器稳定模式电路图

下图是一个简化的电路555定时器IC在稳定模式。

操作

我做了一个专门的教程使用555定时器的稳定多谐振荡器”。如需详细解释，请查看。要了解555定时器在稳定模式下的工作原理，先看一下555定时器的内部电路。

最初，当555定时器IC复位时，它的输出是LOW。这将打开内部晶体管，这将通过R2为电容提供一个放电路径。

当电容电压降至1/3 V以下时_CC，输出变为HIGH，晶体管关闭。这将使电容通过R1和R2充电。当电容电压上升到2/3 V以上时_CC，输出变为LOW，循环继续。

下图显示了电容电压和输出电压之间的关系。

本质上，R1、R2和C的值将决定输出为HIGH或LOW的持续时间。

工作周期

我想通过上面的解释你可以理解我们的目的。由于输出的持续时间是高或低取决于电容器的充电和放电次数，我们可以控制占空比和输出脉冲的频率。

在“稳定模式”教程中，我推导了所有的时间和频率相关的值。我把最终值写在这里。

T_在= 0.693 * (r1 + r2) * c

T_从= 0.693 * R2 * C

周期T = T_在+ T_从= 0.693 * (r1 +2* r2) * c

频率F = 1/T = 1.44 / ((R1 + 2R2) * C) Hz

下表列出了R1、R2和C的一些常用值以及相应的频率。

555定时器PWM生成

从上面555定时器在稳定模式的电路图可以看出，电容通过R1和R2充电，而只通过R2放电。

因此，如果我们用电位器代替R2，我们可以控制电容的充电和放电尖，本质上是PWM信号的占空比。

我选择R1作为1 KΩ电阻，R2作为10 KΩ电位器，C作为10nF(0.01µF)电容。此外，我增加了两个快速开关二极管，一个在充电路径，另一个在放电路径。

线路图

下图为555定时器PWM产生的电路图。

组件的要求

• 555定时集成电路
• 1 KΩ电阻器
• 10 KΩ电位计
• 10nF(0.01µF)电容× 2
• 1N4148快速开关二极管x 2
• 470Ω电阻
• 领导
• 电路试验板
• 12 v电源
• 连接电线

555定时器PWM产生的工作原理

注意:而不是1 KΩ电阻R1，我连接了两个470Ω电阻在系列。另外，我没有连接555 IC的引脚5和GND之间的10nF电容。

在了解555定时器PWM产生电路的工作原理之前，如果想根据所选元件计算PWM信号的占空比和频率，可以使用前面提到的公式。

现在继续工作，电容通过R1, D2和R2的右侧充电，通过R2和D1的左侧放电。所以，当我们滑动电位器的雨刷时，我们正在控制电容器的充电和放电时间。

由于电容的充电和放电与输出脉冲的ON和OFF持续时间直接相关，我们可以很容易地改变PWM信号的占空比。

结论

本文介绍了一个用555定时器集成电路产生PWM信号的简单方案。为了显示结果，我使用一个LED作为输出设备。你可以很容易地修改上述电路来控制直流电机的速度。