基于NE555方波脈沖發生器的設計和應用

楊俊

摘 要 方波脈沖發生器是是研究脈沖發生過程的重要工具，在電視、通訊、遙控監測、自動化、計算機和雷達等領域應用廣泛。方波脈沖發生器的研究設計與使用為我國農業生產提供動力，同時也為我國國防科研研究事業提供指導。NE555 方波脈沖發生器屬于計時IC型號，本篇文章在此基礎上，主要對NE555 方波脈沖發生器的設計和應用作出分析。

【關鍵詞】NE555 方波脈沖發生器 設計 應用分析

NE555方波脈沖發生器利用集成電路實現脈沖電源的頻率可調，主要是為了使通用的電壓幅度變化。這種類型的脈沖發生器電路結構設計比較簡單，調節電路在集合設計中的基值和峰值均可調可控，在生產、研究領域具有重要的使用價值。

1 NE555方波脈沖發生器的結構設計

NE555方波脈沖發生器在設計中由多諧振蕩器構成，在起始端的電壓波形一般成鋸齒狀。NE555方波脈沖發生器的基集成電路一般為8腳時，基本結構簡單，電容和電阻能夠在發生器使用過程中根據電路需要產生頻率不同的脈沖信號。NE555方波脈沖發生器在各生產領域應用廣泛，因而開發出的電路應用類型也較多。簡單的NE555方波脈沖發生器主要組成結構是電容器和電阻器，一些電氣元件同時還具有延時振蕩的功能。NE555方波脈沖發生器在設計中會利用LM358運算放大器運放位于引腳間的電壓差，這是由于放大器內部含有兩個雙運算放大器，雙運算放大器增益高，并且運算形式成相對獨立狀態，這種類型在單電源中使用較多，也可應用于雙電源設計中。NE555方波脈沖發生器延時范圍比較廣，需要能夠根據電氣元件組合變化進行調整，小到幾微秒，大到幾個小時。發生器電源幅值在設計中一般是與CMOS、TTL等邏輯電路組合，對于供電輸出端電流電流的推動設計，利用NE555方波脈沖發生器也能直接實現自動控制和推動。NE555方波脈沖發生器電路設計中的電路輸入和電平輸入可以與邏輯電路的高低電平混合，并且使用穩定、計時精準，對于RS觸發器、多諧振蕩器和單穩態觸發器具有重要的參考使用價值。

方波發生器在數控裝置中的設計類型較多，分立元件、石英振蕩器、TTL集成電路構成振蕩器的主體，并且能夠實現頻率可調。其中電容和電阻是調節頻率的主要方法。針對NE555方波脈沖發生器的設計研究主要有以下幾個方面需要做好設計控制。開關轉換，轉換開關的主要作用是轉換“工作”和“校驗”兩種不同的工作狀態。方波發生器在“工作”裝態和“校驗”狀態輸出的方波信號頻率均不同。其精準度主要需要依靠電位器的電阻值來進行控制，要求工作頻率按照工作需求保證頻率范圍可控，例如微機數控裝置需要將工作頻率保持在0～1500Hz。延時電路，利用數控機床完成生產中需要用到微型機，加工速度變化調整的過程中，要使振蕩器信號輸出的頻率精準，開機前要完成信號頻率檢驗。定時器，NE555方波脈沖發生器的定時器芯片是振蕩器元件構成的核心部分，可代替使用LM555定時器，兩者均為延時精準、工作狀態穩定的器件，振蕩頻率由外接電容值和電阻值調節。

2 方波脈沖發生器焊接應用

NE555 方波脈沖發生器利用集成電路設計可以對給定的信號進行方式轉換，直接替代焊機信號控制工作，在完成焊機改造后進一步實現一機多用，提高工作效率。鋁合金脈沖MIG焊一般采用直流弧和脈沖弧兩種焊接電源。鋁合金脈沖MIG焊對占空比調節有一定要求，設計范圍保證在15%～100%。調節輸入電壓過程中由于鋸齒波電壓在5～10V之間，3腳電壓輸入也在這個范圍內，這就要求調節范圍要留足空間。晶閘管式脈沖弧焊給定電壓值需要調節，調節方向為方波脈沖的基值電壓和峰值電壓。高電平電壓輸入時，三極管處于飽和狀態，基值電壓輸出由電位器控制，低平電壓輸入時，三極管處于截止狀態，閉合開關，脈沖電流輸出后可作脈沖弧焊電源用，閉合開關情況下輸出的電源則可以作直流弧焊電源用，一機多用的工作原理由此而來。NE555方波脈沖發生器在脈沖焊接中使用需要做好控制電路與脈沖電壓結合，實現對輸出的焊接電流控制，當給定的電壓幅值較高，會有相應幅值脈沖電流由主電路輸出；電壓幅值較低時，也會有對應基值電流輸出。電流工作中脈沖頻率和電流輸出脈寬比的調節可以通過電壓占空比和頻率的調節來實現。電弧電壓和焊接電流的采集分析可利用漢諾威焊接分析儀完成，關于電壓值采集比較平緩的問題是因為焊接電弧形式多呈現非線性負載，焊機電感輸出較大時，輸出的電流脈沖波形會受到影響，導致波形失真，但是觀察焊縫和熔滴過渡能夠使脈沖焊接電路滿足實驗要求。

NE555方波脈沖發生器作為輸出頻率可調的方波發生器，能夠保持定時器的核心精度，對一般數控裝置操作來說，簡易可控，實效性高。其耗電量低，價格低廉，使用價值高，精確度保證在0.5%左右，體積偏小，攜帶或裝置方便，基本溫度影響系數小，電壓影響系數僅為0.05%每伏。NE555方波脈沖發生器電路集成連接中，終端信號輸出穩定，波形呈對稱分布。在機器加工過程中，采用的多圈電位器精度高，頻率調整可以設置細調旋鈕和粗調旋鈕，針對運行速度不同的數控機床，需要提前設置頻率變動范圍。利用NE555方波脈沖發生器電路集成特點，與LM358運算放大器結合，對占空比、脈沖峰值脈沖基值和脈沖頻率進行設計，能夠有效實現方波脈沖發生器相關數值的獨立調節。 NE555方波脈沖發生器電路設計符合鋁合金脈沖MIG使用要求，可正常應用于NB-500焊機焊接。

3 結語

NE555方波脈沖發生器作為一種設計新穎、效用突出的方波器類型，在實際應用中，頻率可調、性能穩定，且計時精確度高，可以作為生產等儀器主要脈沖源，如微機數控和其他數控裝置等。NE555方波脈沖發生器設計在工業生產中的數控安裝和國防科研究應用較廣，市場推廣價值高。

參考文獻

[1]詹立春.基于NE555的幅頻可調發生器的設計[J].電子制作，2016（11）：74-75.

[2]文華兵，陳常婷，劉頻.基于NE555方波脈沖發生器的設計及應用[J].現代電子技術，2014（11）：138-139+144.

[3]江禹文.高精度頻率連續可調方波發生器[J].汕頭大學學報（自然科學版），1987（02）：53-57.

作者單位

四川核工業技師學院 四川省成都市 611130