實驗八-555時基電路

PAGEPAGE4實驗八555時基電路實驗?zāi)康?、熟悉555型集成時基電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點2、掌握555型集成時基電路的基本應(yīng)用二、實驗原理集成時基電路稱為集成定時器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內(nèi)部電壓標準使用了3個5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的機構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號最后四位數(shù)碼都是7555或7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時器。556和7556是雙定時器。雙極型的電源電壓Vec=+5V~+15V，輸出的最大電流可達200mA。CMOS型的電源電壓為+3~+18V。555電路的工作原理555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只5KΩ的電阻器構(gòu)成分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為Vcc和Vcc。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當輸入信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平Vcc時，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關(guān)管導(dǎo)通；并輸入信號自2腳輸入并低于Vcc時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關(guān)管截止。RD是復(fù)位端，當RD=0，555輸出低電平。平時RD端開路或接Vcc。Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出Vcc作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外電壓時，通常接一個0.01μf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。為放電管，當T導(dǎo)通時，將給接于腳7的電容器提供低電阻放電通路。555定時器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個比較器來檢測電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時電路，可方便構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。2、555定時的典型應(yīng)用（1）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖15-2(a)為由555定時器和外接定時元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)電路由C1、R1、D構(gòu)成，其中D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端F輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號經(jīng)C1加到2端。并使2端電位瞬時低于Vcc，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個暫態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當Vc充電到Vcc時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出V0從高電平返回低電平，放電開關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖如下圖所示。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間tW（即為延時間）決定于外接元件R、C的大小。tW=1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒到幾十分鐘之間變化。當這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計時器時，可直接驅(qū)動小型繼電器，并可以使用復(fù)位端（4腳）接地的方法來中止暫態(tài)，重新計時。此外尚須用一個續(xù)流二極管與繼電器線電路如上圖所示，只要將腳2、6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。波形圖如下示出了Vs,Vi和Vo的波形圖。

設(shè)被整形變換的電壓為正弦波Vs，其正半波通過二極管D同時加到555定時器的2腳和6腳，得Vi為半波整流波形。當Vi上升到Vcc時，從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當Vi下降到Vcc時，Vo又從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。電路的電壓傳輸特性曲線如下圖所示。

加差電壓△V=1/3（Vcc）三、實驗設(shè)備與器件1、+5V直流電源2、雙蹤示波器3、連續(xù)脈沖源4、單次脈沖源5、音頻信號源6、數(shù)字頻率計7、0-1指示器8、555、2CK13*2電位器、電阻、電容若干四、實驗內(nèi)容1、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）按圖15-2連線，取R=100K，C=47μf輸出接LED電平指示器。輸入Vi信號由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測Vi,Vc,Vo波形。測定幅度與暫穩(wěn)時間（用手表計時）。（2）將R改為1K，C改為0.1μf，輸入端加1KHZ的連續(xù)脈沖，觀測波形，Vi,Vc,Vo,測定幅度及延時時間。2、多諧振蕩器（1）按圖15-3接線，用雙蹤示波器觀測Vc與Vo的波形，測定頻率。（2）按圖15-4接線，組成占空比為50%的方波信號發(fā)生器。觀測Vc,Vo波形，測定波形參數(shù)。（3）按圖15-5接線，通過調(diào)節(jié)W1和W2來觀測輸出波形。3、施密特觸發(fā)器按圖15-6接線，輸入信號由音頻信號源提供，預(yù)先調(diào)節(jié)好Vi的頻率為1KHZ，接通電源，逐漸加大Vs的幅度，觀測輸出波形，測繪電壓傳輸特性，算出回差電壓△U。4、利用555定時器設(shè)計制作一只觸摸式開關(guān)定時控制器，每當用手觸摸一次，電路即輸出一個正脈沖寬度為10S的信號。試搭出電路并測試電路功能。5、模擬聲響電路按圖接線，組成兩處多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時元件，使I輸出較低頻率，II為高頻振蕩器，連好線，接通電源，試聽音響效果。調(diào)換外接阻容元件，再試聽音響效果。五、實驗預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)有關(guān)5