555时基电路多谐振荡器原理图分析
图1电路中初一看似乎是一款经典的555时基电路构建的多谐振荡器。
图1 图2
图3 图4
电路，但仔细一看觉得有又有某些不对，原来是与经典电路在C、D之间缺少了一个联接！经典电路555时基电路的2、6并接后接电容器C1的正极！而图1电路由于C、D之间没有直接联接而是通过电位器的中间抽头联接，从而使得电路与经典电路之间存在一定的差异，其结果将导致电路处于不确定状态！
为了便于分析理解，现将图1电路分别根据电位器中间抽头的三个典型位置等效成图2、图3、图4电路。当电位器RW的中间抽头处于中间位置时，电路可以等效为图2电路，此时，电位器相当于2只固定电阻，其阻值为50K，D点接在两个固定电阻的中心联接点上，此时，给电路加电，因电容器C1的端电压不能突变，相当于短路状态，此时，B、D、C点对地电位（在没有说明时通常指对地电位或者电压，下同）分别为电阻R1、RWB、RWC对电源电压的分压，分别为5*100/（50+50+10）=4.54V、5*50/（50+50+10）=2.27V.和0V；因为D点为555时基电路的2,6脚联接点，此时，其电位为2.27V，其参考输入低电平为5/3=1.67V,参考高电平为5*2/3=3.34V.而此时的D电电位为2.27V，介于555时基电路的参考输入高低电平之间的位置使得电路具有不确定性。假设此时555时基电路输出高电平，那么，7脚内部放电三极管相当于开路状态，+5V电压经R1、RWB、RWC给电容器C1充电，使电容器C1的端电压上升，D点电位随之上升，当D点电位上升到3.34V时，555时基电路输出低电平，其7脚内部放电三极管导通，相当于对地短路，此时，因为有RWC的存在，电容器C1上所充电荷尚不足于使C1的端电压上升到3.34V,肯定低于这个数值！假设可以充电到最高的3.34V。那么，同样因为RWB、RWC的存在，D点电位为3.34/2=1.67V，555时基电路2脚立即得到低电平输入，输出立即跳变为高电平，其7脚又立即开路，C1又立即得到充电，端电压上升使D点立即得到高电平输入，输出又立即跳变，如此，电路处于失控的高频振荡状态而导致芯片损坏！所以说，当电位器抽头处于中间中心位置时，图1电路是不成功的！再来看当电位器抽头处于极限位C端时的情况，其等效电路原理图见图3，此时，电路已经演变为555时基电路的经典电路了，电路完全可以正常工作了。当电位器的抽头向另外一个极限位滑动时，也就是中间抽头与B点短路的情况，其等效电路原理图见图4.在图4电路中，电位器此时相当于一只100K电阻，555时基电路的2、6脚此时经一只100K电阻与C1正极联接，此时，加电，因电容器C1端电压不能跳变，相当于对地短路，D点的电位由电阻R1与RW对+5V电压的分压确定，其值为5*100/(100+10)=4.54V!大于555时基电路的阈值电平，6脚得到高电平输入，输出低电平！7脚内部放电三极管短路，D点立即跳变为低电平！555时基电路立即输出高电平！7脚开路，6脚立即得到高电平输入，555时基电路又立即输出低电平，7脚又立即对地短路！如此循环，555时基电路形成高频振荡状态！此时，电容器C1形同虚设！图1电路有可能是老师设计时忘记画了一条连接线造成的电路原理错误，而实验调试时有可能将电位器抽头调在了靠近电容器C1端，这样与经典电路相近而偶然成功，但却存在严重的不确定性！教师在设计时必须避免这种设计！不要以实验偶然性成功就否定电路设计的缺陷，在现实设计中我们必须尽可能的消除电路存在的不确定性！
对555构成的多谐振荡器电路的理解非常透彻，本电路是我在教学中使用的一款实习套件，主要是采用万能板焊接成电路后再调试，每次焊接好后，电位器默认处于中间位置，接通电源的时候，2个LED同时点亮，我错误的判断是振荡频率太高引起的。因为调节电位器后，一般都能正常振荡并能看到2个LED不停的闪烁，因此也就没有太多的分析，尽管做了100多块这样电路板也没有引起我的警觉，但是经过王老师指出问题并分析原理后，我立刻用万用表、示波器等仪器重新检测参数，结果和王老师分析的完全一致,少接了一根很线。