555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器

1、555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器-（時鐘）電子課程設計電子秒表學院：電子信息工程學院專業(yè)、班級：電氣121501班姓名：景國陽學號：201215010109指導教師：李小松20142014年12月555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器555定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時被廣泛應用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制等方面。本實驗根據(jù)555定時器的功能強以及其適用范圍廣的特點，設計實驗研究它的內(nèi)部特性和簡單應用。一、原理1、555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2、555定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（A）及管腳排列如圖（B）所示。它由分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個5k的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器小氣提供參考電壓，比較器a的參考電壓為fvcc,加在同相輸入端，3比較器A2的參考電壓為Vcc，加在反相輸入端。比3較器由兩個結(jié)構(gòu)相同的集成運放A、A2組成。高電平觸發(fā)信號加在A的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器Rd端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在A?的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器輔端的輸入信號?；綬-S觸

3、發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器A、A2的輸出端控制。?1555：卜:*電；仇】電邯%"伊旺I舷2、多諧振蕩器工作原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖(C)所示，其中Ri、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖(D)所示。設電谷的初始電壓Uc=O,t=0時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端Vth=Vtl=0<1VCC,比較器A1輸出為高電平，3A2輸出為低電平，即Rd1,Sd0（1表示高電位，0表示低電位），RS觸發(fā)器置1,定時器輸出Uo1此時Q0，定時器內(nèi)部放電三極管截止，電源Vcc經(jīng)R,R2向電容C充電，Uc逐漸升高。當u。上升到1Vcc3時，A2輸出由0翻轉(zhuǎn)為1,這時

4、RdSd1,RS觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<t1期間，定時器輸出U0為|Wj電平1OtG時刻，Uc上升到2農(nóng)，比較器A的輸出由13變?yōu)?,這時Rd0,Sd1,RS觸發(fā)器復0,定時器輸出Uotitt2期間，Q1,放電三極管T導通，電容C通過R2放電。Uc按指數(shù)規(guī)律下降，當Ucfvcc時比3較器A輸出由。變?yōu)?,RS觸發(fā)器的RdSd1,Q的狀態(tài)不變，U0的狀態(tài)仍為低電平。tt2時刻，Uc下降到1Vcc，比較器A2輸出由13變?yōu)?,R-S觸發(fā)器的rd1,Sd0,觸發(fā)器處于1,定時器輸出&1。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出Uo1

5、,電容放電時,Uo0,電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波，其實質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?、振蕩周期由圖(D)可知，振蕩周期TT1T2。T1為電容充電時間，T2為電容放電時間。充電時間T1(R,R2)Cln20.7(R&)C放電時間T2&Cln20.7RC矩形波的振蕩周期TTiT2ln2(Ri2R2)C0.7(Ri2&)C因此改變RoR2和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比q,q=(脈寬tw)/(周期T),tw指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間

6、。圖(C)所示電路輸出矩形波的占空比T1T1R1R2q一oTT1T2R2R2、實驗1、實驗目的(1)初步了解集成555定時器的基本原理。(2)掌握學會使用雙蹤示波器。(3)測量多諧振蕩器輸出波、頻率與各元件的關系。2、實驗儀器：555定時器、兩個是量程5K的電位器、0.15uF的電容、400K電阻、雙蹤示波器、多用途穩(wěn)壓電源、萬用表。2、實驗步驟測量555定時器的特性按右(G)(1) 圖連接好電路，把電源電壓調(diào)到最小以免燒壞會集成塊打開各電源調(diào)節(jié)按鈕使Vcc=3V+3V才電源論-一-正極J電源電源22TL+3V才電源論-一-正極J電源電源22TL,lb電源'四翊_調(diào)節(jié)電源1使Uth大于

7、或等于2V,此時調(diào)節(jié)電源2使Utl由大到小或由小到大，并觀察萬用表電壓檔的電壓，當電壓發(fā)生突然變化時，記錄Utl值及U0相應值同(3)測量Uth小于2V時相應的Utl、Uo值調(diào)節(jié)電源2使大于1V或小于1V,同時改變Uth值，觀察Uo的變化，記錄相應數(shù)據(jù)(注：Uth、Utl電壓不能調(diào)得過大應不大于4V,以免燒壞集成塊)測量多諧振蕩器輸出波形特性按(右)圖連接好電路，其中400K為負載電阻。(1) 把電源電壓調(diào)到4.5V,調(diào)節(jié)2接電源正極個5K電位器的電阻，改變輸出波形參數(shù),并判斷Ri、R2阻值與波形的關系(3)記錄下一組波形參數(shù)(ti、t2、T、f、u。、Uc),同時繪制所觀察到的波形，最后關掉

8、電源，用萬用表電阻擋測量此時R、&值。3、數(shù)據(jù)處理(1)555定時器的特性(數(shù)據(jù)如下表1)由實驗的數(shù)據(jù)，可得到定時器3腳輸出的電壓受2、6腳電壓的制約，當2、6腳電壓Vtl、Vth滿足一定條件時3腳輸出高電平，滿足其他條件時，輸出低電平，即表(2)中Vtl、Vth與Uo的關系（表1)Uth(V)Utl(V)U°(V)>2V大小0.985由0.040V突變?yōu)?.20V小大0.980由0.35V突變?yōu)?.043V<2V大小0.975由0.35V突變?yōu)?.24V小大1.000由1.26V突變?yōu)?.041VU0低電位Uth在0.5V到4V之間改變>1V保持原來的0.

9、035V左右U0高電位Uth在0.5V到4V之間改變保持原來的1.41V左右U0低電位Uth在0.5V到4V之間改變<1V保持原來的0.041V左右U0高電位Uth在0.5V到4V之間改變保持原來的1.26V左右UthUtlU0、1/ZrTi-U>3VccV>3cc低電位>2Vcc3<3&高電位<2Vcc3我保持原狀態(tài)不變<2V3cc>/c保持原狀態(tài)不變（表2)(2)555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器實驗中得出某一組波形的數(shù)據(jù)如下：Ti=ti=370.5usT2=t2=249.0usT=Ti+T2=619.5usf=1.605khzUo=2.44VUc=2VRi=1.25kU0=0.1VUC=1VR2=2.36k由上原理中的周期公式計算理論周期和頻率：已知：C=0.15uFR1=1.25kR2=2.36kTi0.7(RiR2)C=379.1uST20.7R2C=247.8uSTTiT2=626.9uSf0；=1.595KHZ相對誤差:得出實驗頻率的匚|ff。IErf0(F)0.6%100%=實驗得出的波形如右圖(F):輸出矩形波