基于NE555方波脉冲发生器的设计和应用

杨俊

摘 要 方波脉冲发生器是是研究脉冲发生过程的重要工具，在电视、通讯、遥控监测、自动化、计算机和雷达等领域应用广泛。方波脉冲发生器的研究设计与使用为我国农业生产提供动力，同时也为我国国防科研研究事业提供指导。NE555 方波脉冲发生器属于计时IC型号，本篇文章在此基础上，主要对NE555 方波脉冲发生器的设计和应用作出分析。

【关键词】NE555 方波脉冲发生器 设计 应用分析

NE555方波脉冲发生器利用集成电路实现脉冲电源的频率可调，主要是为了使通用的电压幅度变化。这种类型的脉冲发生器电路结构设计比较简单，调节电路在集合设计中的基值和峰值均可调可控，在生产、研究领域具有重要的使用价值。

1 NE555方波脉冲发生器的结构设计

NE555方波脉冲发生器在设计中由多谐振荡器构成，在起始端的电压波形一般成锯齿状。NE555方波脉冲发生器的基集成电路一般为8脚时，基本结构简单，电容和电阻能够在发生器使用过程中根据电路需要产生频率不同的脉冲信号。NE555方波脉冲发生器在各生产领域应用广泛，因而开发出的电路应用类型也较多。简单的NE555方波脉冲发生器主要组成结构是电容器和电阻器，一些电气元件同时还具有延时振荡的功能。NE555方波脉冲发生器在设计中会利用LM358运算放大器运放位于引脚间的电压差，这是由于放大器内部含有两个双运算放大器，双运算放大器增益高，并且运算形式成相对独立状态，这种类型在单电源中使用较多，也可应用于双电源设计中。NE555方波脉冲发生器延时范围比较广，需要能够根据电气元件组合变化进行调整，小到几微秒，大到几个小时。发生器电源幅值在设计中一般是与CMOS、TTL等逻辑电路组合，对于供电输出端电流电流的推动设计，利用NE555方波脉冲发生器也能直接实现自动控制和推动。NE555方波脉冲发生器电路设计中的电路输入和电平输入可以与逻辑电路的高低电平混合，并且使用稳定、计时精准，对于RS触发器、多谐振荡器和单稳态触发器具有重要的参考使用价值。

方波发生器在数控装置中的设计类型较多，分立元件、石英振荡器、TTL集成电路构成振荡器的主体，并且能够实现频率可调。其中电容和电阻是调节频率的主要方法。针对NE555方波脉冲发生器的设计研究主要有以下几个方面需要做好设计控制。开关转换，转换开关的主要作用是转换“工作”和“校验”两种不同的工作状态。方波发生器在“工作”装态和“校验”状态输出的方波信号频率均不同。其精准度主要需要依靠电位器的电阻值来进行控制，要求工作频率按照工作需求保证频率范围可控，例如微机数控装置需要将工作频率保持在0～1500Hz。延时电路，利用数控机床完成生产中需要用到微型机，加工速度变化调整的过程中，要使振荡器信号输出的频率精准，开机前要完成信号频率检验。定时器，NE555方波脉冲发生器的定时器芯片是振荡器元件构成的核心部分，可代替使用LM555定时器，两者均为延时精准、工作状态稳定的器件，振荡频率由外接电容值和电阻值调节。

2 方波脉冲发生器焊接应用

NE555 方波脉冲发生器利用集成电路设计可以对给定的信号进行方式转换，直接替代焊机信号控制工作，在完成焊机改造后进一步实现一机多用，提高工作效率。铝合金脉冲MIG焊一般采用直流弧和脉冲弧两种焊接电源。铝合金脉冲MIG焊对占空比调节有一定要求，设计范围保证在15%～100%。调节输入电压过程中由于锯齿波电压在5～10V之间，3脚电压输入也在这个范围内，这就要求调节范围要留足空间。晶闸管式脉冲弧焊给定电压值需要调节，调节方向为方波脉冲的基值电压和峰值电压。高电平电压输入时，三极管处于饱和状态，基值电压输出由电位器控制，低平电压输入时，三极管处于截止状态，闭合开关，脉冲电流输出后可作脉冲弧焊电源用，闭合开关情况下输出的电源则可以作直流弧焊电源用，一机多用的工作原理由此而来。NE555方波脉冲发生器在脉冲焊接中使用需要做好控制电路与脉冲电压结合，实现对输出的焊接电流控制，当给定的电压幅值较高，会有相应幅值脉冲电流由主电路输出；电压幅值较低时，也会有对应基值电流输出。电流工作中脉冲频率和电流输出脉宽比的调节可以通过电压占空比和频率的调节来实现。电弧电压和焊接电流的采集分析可利用汉诺威焊接分析仪完成，关于电压值采集比较平缓的问题是因为焊接电弧形式多呈现非线性负载，焊机电感输出较大时，输出的电流脉冲波形会受到影响，导致波形失真，但是观察焊缝和熔滴过渡能够使脉冲焊接电路满足实验要求。

NE555方波脉冲发生器作为输出频率可调的方波发生器，能够保持定时器的核心精度，对一般数控装置操作来说，简易可控，实效性高。其耗电量低，价格低廉，使用价值高，精确度保证在0.5%左右，体积偏小，携带或装置方便，基本温度影响系数小，电压影响系数仅为0.05%每伏。NE555方波脉冲发生器电路集成连接中，终端信号输出稳定，波形呈对称分布。在机器加工过程中，采用的多圈电位器精度高，频率调整可以设置细调旋钮和粗调旋钮，针对运行速度不同的数控机床，需要提前设置频率变动范围。利用NE555方波脉冲发生器电路集成特点，与LM358运算放大器结合，对占空比、脉冲峰值脉冲基值和脉冲频率进行设计，能够有效实现方波脉冲发生器相关数值的独立调节。 NE555方波脉冲发生器电路设计符合铝合金脉冲MIG使用要求，可正常应用于NB-500焊机焊接。

3 结语

NE555方波脉冲发生器作为一种设计新颖、效用突出的方波器类型，在实际应用中，频率可调、性能稳定，且计时精确度高，可以作为生产等仪器主要脉冲源，如微机数控和其他数控装置等。NE555方波脈冲发生器设计在工业生产中的数控安装和国防科研究应用较广，市场推广价值高。

参考文献

[1]詹立春.基于NE555的幅频可调发生器的设计[J].电子制作，2016（11）：74-75.

[2]文华兵，陈常婷，刘频.基于NE555方波脉冲发生器的设计及应用[J].现代电子技术，2014（11）：138-139+144.

[3]江禹文.高精度频率连续可调方波发生器[J].汕头大学学报（自然科学版），1987（02）：53-57.

作者单位

四川核工业技师学院 四川省成都市 611130