K8凯发基于环形振荡器、555定时|致远a8安装|器和Arduino的数字方波发
之前ღ★✿，我们介绍了设计方波振荡器的概念致远a8安装ღ★✿，即运算放大器（op-amp）和基于晶体管的非稳态多谐振荡器的模拟实现ღ★✿。在本文中ღ★✿，我们将研究实现方波振荡器的数字方法ღ★✿，同时讨论其优点和局限性ღ★✿。
环形振荡器具有相当简单的架构ღ★✿，它利用一串反相器ღ★✿，最终输出馈入第一个输入ღ★✿，形成一个环ღ★✿，如图1所示ღ★✿。
不仅架构简单ღ★✿，电路的操作也很简单K8凯发ღ★✿。启动时ღ★✿，假设INV1从逻辑0变为逻辑1ღ★✿。随着该逆变器的输出开始上升ღ★✿，一旦达到INV2的触发点ღ★✿，该输出将开始降至逻辑0ღ★✿。这种连锁反应持续到最终的逆变器INVN致远a8安装ღ★✿，然后输出反馈到开始以维持反应ღ★✿。总的来说ღ★✿，这种反应会产生持续的振荡ღ★✿，假设所有逆变器的上升/下降时间相同ღ★✿，将产生方波输出ღ★✿。
为了使电路按所述运行ღ★✿，环中的逆变器数量（图1中用N表示）必须是奇数ღ★✿。这一要求是必要的ღ★✿，因为如图1所示ღ★✿，任何反相器INVX的输出（其中X是偶数）都将具有与INV1的输出互补的输出ღ★✿。如果将该值反馈到INV1ღ★✿，则不会有变化ღ★✿，因此也不会有振荡ღ★✿。虽然在这个简单的例子中ღ★✿，我们只使用反相器K8凯发ღ★✿，但您可以在整个电路中使用任何逻辑门ღ★✿。然而ღ★✿，在这个环形例子中ღ★✿，必须有奇数个反相级才能振荡ღ★✿。
现在K8凯发ღ★✿，你可能会问ღ★✿：电路的哪些方面决定了工作频率？基本上ღ★✿，每个逆变器的固有延迟（td）和级数（N）根据以下方程式决定ღ★✿：
由于td通常很小ღ★✿，并且希望将N最小化ღ★✿，因此频率通常很高ღ★✿，大约为数百MHz甚至GHzღ★✿。对于低速应用或精确的频率控制ღ★✿，用户通常必须向每个逆变器的输出端添加负载ღ★✿，最简单的是通过RC电路ღ★✿，如图2所示ღ★✿。
接下来ღ★✿，假设RCtdღ★✿，我们可以说振荡频率完全取决于RC时间常数和级数ღ★✿。
至于优点ღ★✿，这种设计的简单性使其对高速振荡器设计具有吸引力ღ★✿；然而ღ★✿，对于较低的频率致远a8安装ღ★✿，很难控制这些K8凯发ღ★✿。另一个缺点是ღ★✿，由于高切换速率ღ★✿，这种架构通常功耗很大ღ★✿。
555定时器有很多种ღ★✿，由几家公司开发ღ★✿，但我们将重点介绍德州仪器的LM555ღ★✿。数据表第7.4.2节说明了定时器的不稳定操作ღ★✿，正如我们从上一篇文章中所知ღ★✿，这是我们感兴趣的ღ★✿。实现的示意图如图3所示ღ★✿。
这里ღ★✿，电容器C由电阻器RA和RB充电致远a8安装ღ★✿。一旦达到上触发点（在定时器的情况下ღ★✿，VCC的⅔）ღ★✿，C就会通过RB放电至VCC的85%ღ★✿。此时ღ★✿，电容器再次开始充电ღ★✿，这种行为会无限期地持续下去ღ★✿。由此K8凯发ღ★✿，我们可以通过以下方程获得充电和放电时间以及振荡周期ღ★✿：
在这里ღ★✿，我们可以看到ღ★✿，我们不仅可以控制振荡频率ღ★✿，还可以控制输出占空比ღ★✿。然而ღ★✿，这些不能短于tfallღ★✿，这意味着占空比必须大于50%ღ★✿，但如果RBRAღ★✿，则可以接近方波占空比ღ★✿。
这种实现的优点是它简单ღ★✿，需要最少的硬件ღ★✿，也是低速振荡器的稳定可靠的解决方案ღ★✿。至于限制ღ★✿，这种设计不适用于需要小于50%的占空比或需要高速的情况ღ★✿。
最后ღ★✿，我们将讨论通过Arduino实现振荡器ღ★✿。在我们的例子中ღ★✿，我们将看看Arduino UNO R3ღ★✿。该板的引脚如图4所示ღ★✿。
对于我们的生成器ღ★✿，我们将使用Arduino UNO的数字I/O引脚之一ღ★✿，特别是D7ღ★✿。实现此解决方案不需要外部硬件ღ★✿，因为这都可以通过下面显示的Arduino程序定义ღ★✿：
在上面的代码片段中ღ★✿，我们声明了三个全局变量ღ★✿，允许用户设置频率和占空比ღ★✿。在这个例子中ღ★✿，我们可以创建一个占空比为50%的100 Hz输出ღ★✿，从而产生方波ღ★✿。然后ღ★✿，我们可以使用“pinMode”函数在void设置块中初始化数字输出引脚ღ★✿。接下来ღ★✿，我们可以进入一个连续循环ღ★✿，将D7设置为高ღ★✿，并将输出保持在该值一段时间ღ★✿，该时间等于占空比乘以周期ღ★✿。最后ღ★✿，我们可以将输出设置为逻辑低电平ღ★✿，并在剩余的时间段内保持信号不变ღ★✿。因此ღ★✿，一旦Arduino打开ღ★✿，这个循环将无限期地继续下去K8凯发ღ★✿。
正如您所看到的K8凯发ღ★✿，软件实现允许在零外部硬件的情况下具有高度的灵活性ღ★✿。虽然这相当简单K8凯发ღ★✿，但我们仅限于Arduino的带宽ღ★✿，除非我们使用外部振荡器来推动更高的频率ღ★✿，如果需要高速振荡器的话ღ★✿。k8凯发ღ★✿，凯发k8国际AG凯发K8真人娱乐ღ★✿，凯发K8官网首页ღ★✿！
