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廣受歡迎的555定時(shí)器可用作樂器或其他應(yīng)用的PWM/D類放大器。其可在4.5V～16V的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可輸出200mA的驅(qū)動(dòng)電流。音頻信號(hào)被傳送至555定時(shí)器的CV( 控制電壓)引腳。
本設(shè)計(jì)實(shí)例為耳機(jī)和音頻線路提供兩個(gè)簡(jiǎn)單、便宜的驅(qū)動(dòng)器，分別如圖1、圖2所示。這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器針對(duì)電吉他和小提琴設(shè)計(jì)，但也可適用于更多其他應(yīng)用。對(duì)于這樣的簡(jiǎn)單應(yīng)用而言，噪聲和總諧波失真(THD)并不是重點(diǎn)考慮因素，因此并未對(duì)這兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行測(cè)量。
圖1：含運(yùn)算放大器和NE555定時(shí)器的耳機(jī)和音頻線路驅(qū)動(dòng)器。也可以使用CMOS版本(如LMC555)，但輸出電流較低。其優(yōu)點(diǎn)為工作頻率較高。
下述為一些設(shè)計(jì)考慮因素：
● CV引腳的輸入電阻約為3kΩ，在大多數(shù)音頻應(yīng)用中，需要某種音頻前置放大器/緩沖器。
● CV需要極大幅度的輸入音頻信號(hào)。所需的幅度取決于555定時(shí)器的電源和所需的輸出音頻功率。
● 555定時(shí)器作為振蕩器使用，通過施加至CV的較低頻音頻信號(hào)對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。振蕩頻率應(yīng)最好至少為最大所需音頻頻率的10倍。對(duì)音頻應(yīng)用而言，頻率應(yīng)介于60kHz至200kHz之間。這樣就簡(jiǎn)化了555定時(shí)器所產(chǎn)生的高頻噪聲的濾除，并維持了高切換效率。
● 需留意射頻發(fā)射。至少應(yīng)在555定時(shí)器的輸出端和揚(yáng)聲器或耳機(jī)間設(shè)置一個(gè)一階低通濾波器。若電纜較長(zhǎng)，則應(yīng)考慮電纜寄生電容(最好為雙絞線)。
通過Av1=1+R6/R12這一公式，第一級(jí)增益由R6和R12設(shè)定為約11。
CV上無輸入模擬信號(hào)時(shí)的定時(shí)器的頻率取決于R7、R8及C5的值，其標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式如下：
f=1.44/((R7+2R8)×C5)(Hz)
NE555的輸出信號(hào)傳輸至連接器OUT1、OUT2和OUT3。R9、C7和負(fù)載可作為低通濾波器，用于濾除定時(shí)器產(chǎn)生的高頻分量。若未經(jīng)濾波，這些分量會(huì)產(chǎn)生輻射，導(dǎo)致放大器周圍的敏感電子設(shè)備出現(xiàn)問題。應(yīng)盡量降低濾波器的截止頻率，并選用具有較高電阻的耳機(jī)。
結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)版本
電路也可使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管或雙極型晶體管來獲取高輸入阻抗，放大NE555之前的音頻信號(hào)。
電路的輸入級(jí)構(gòu)建于JFET T1周圍。電阻器R4*和R5*應(yīng)具有最小適用值。它們應(yīng)產(chǎn)生一定增益，且具有低輸出阻抗以驅(qū)動(dòng)555定時(shí)器。在無輸入信號(hào)的情況下，A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的直流電壓約為VEE/3。該電路比圖1所示的電路要簡(jiǎn)單，但可能需要根據(jù)所選用的晶體管T1和第一級(jí)所需的電壓增益，對(duì)R4*和R5*進(jìn)行調(diào)整。此處的問題是，給定類型的JFET參數(shù)的差別可能超過4:1。當(dāng)開關(guān)S1閉合時(shí)，T1的增益設(shè)置為最大值。
圖2：含JFET輸入和NE555的耳機(jī)/線路驅(qū)動(dòng)器。
雙極型晶體管T2可提高JFET的驅(qū)動(dòng)能力。此外，其還支持使用較高的R4*數(shù)值，從而增加T1的電壓增益。
圖3所示電路采用兩個(gè)工作在不同頻率下的555定時(shí)器，以獲取不同的音效。
結(jié)論
這類電路可在555定時(shí)器的整個(gè)電壓范圍(4.5V～16V)內(nèi)運(yùn)行，但更高的+VEE(如12V～16V)為首選。這將產(chǎn)生更多輸出功率，大多數(shù)運(yùn)算放大器和JFET在該電壓范圍內(nèi)運(yùn)行效果更佳。
這類電路可驅(qū)動(dòng)高阻抗揚(yáng)聲器和耳機(jī)—超過24Ω的為首選。不管在何種情況下，較好的做法是使555定時(shí)器的峰值輸出電流保持在150mA以下。這樣將把芯片的功耗保持在可接受的程度內(nèi)。若輸出電流遠(yuǎn)高于100mA，555定時(shí)器輸出晶體管的壓降會(huì)快速增加。
