实验八-555时基电路

实验八 555时基电路一、 实验目的 1、 熟悉555型集成时基电路的电路构造、工作原理及其特点 2、 掌握555型集成时基电路的基本应用 二、 实验原理 集成时基电路称为集成定期器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，其应用十分广泛。 它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压原则使用了3个5K电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，两者的机构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或 7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相似，易于互换。555和7555是单定期器。556和7556是 双定期器。双极型的电源电压Vec=+5V+15V，输出的最大电流可达200mA。CMOS型的电源电压为 +3+18V。 1、 555电路的工作原理 555电路的内部电路方框图如图所示。它具有两个电压比较器，一种基本RS触发器，一种放电开 关管T，比较器的参照电压由三只5K的电阻器构成分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参照电平为Vcc和Vcc。A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参照电平Vcc时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同步放电开关管导通；并输入信号自2脚输入并低于Vcc时 ，触发器置位，555的3脚输出高电平，同步放电开关管截止。 RD是复位端，当RD=0，555输出低电平。平时RD端开路或接Vcc。 Vc是控制电压端（5脚），平时输出Vcc作为比较器A1的参照电平，当5脚外接一种输入电压，即 变化了比较器的参照电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外电压时，一般接一种0.01f的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以保证参照电平的稳定。 为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低电阻放电通路。 555定期器重要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以拟定输出电平的高下和放电开关的通断。这就很以便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可以便构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。 2、 555定期的典型应用 （1） 构成单稳态触发器 图15-2(a)为由555定期器和外接定期元件R、C构成的单稳态触发器。触发电路由C1、R1、D构成，其中D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处在电源电平，内部放电开关管T导通，输出端F输出低电平，当有一种外部负脉冲触发信号经C1加到2端。并使2端电位瞬时低于Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一种暂态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到Vcc时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出V0从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷不久经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图如下图所示。 暂稳态的持续时间tW（即为延时间）决定于外接元件R、C的大小。 tW=1.1RC通过变化R、C的大小，可使延时时间在几种微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的措施来中断暂态，重新计时。此外尚须用一种续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。（3） 构成占空比可调的多谐振荡器 电路如下图所示，它比上图所示电路增长了一种位器和两个导引二极管。D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止。） 占空比 q=tw1/(tw1+tw2)0.7RAC /0.7C (RA+RB)=RA/(RA+RB) 可见，若取RA=RB电路即可输出占空比为50%的方波信号。4）构成占空比持续可调并能调节振荡频率的多谐振荡器。 电路如图15-5所示。对C1充电时，充电电流通过R1、D1、W2和W1；放电时通过W1、W2、D2、R2。当R1=R2、W2调至中心点，因充放电时间基本相等，其占空比约为50%，此时调节W1仅变化频率，占空比不变。如W2调至偏离中心点，再调节W1，不仅振荡频率变化，并且对占空比也有影响。W1不变，调节W2，仅变化占空比，对频度无影响。因此，当接通电源后，应一方面调节W1使频率至规定值，再调节W2，以获得需要的占空比。若频率调节的范畴比较大，还可以用波段开关变化C1的值。（5） 构成施密特触发器 电路如上图所示，只要将脚2、6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。波形图如下示出了Vs,Vi和Vo的波形图。 设被整形变换的电压为正弦波Vs，其正半波通过二极管D同步加到555定期器的2脚和6脚，得Vi为半波整流波形。当Vi上升到Vcc时，从高电平翻转为低电平；当Vi下降到Vcc时，Vo又从低电平翻转为高电平。电路的电压传播特性曲线如下图所示。 加差电压 V=1/3（Vcc）三、 实验设备与器件1、+5V直流电源 2、双踪示波器3、持续脉冲源 4、单次脉冲源5、音频信号源 6、数字频率计7、0-1批示器8、555、2CK13*2电位器、电阻、电容若干四、 实验内容1、 单稳态触发器（1） 按图15-2连线，取R=100K，C=47f输出接LED电平批示器。输入Vi信号由单次脉冲源提供，用双踪示波器观测 Vi, Vc, Vo波形。测定幅度与暂稳时间（用手表计时）。（2） 将R改为1K，C改为0.1f，输入端加1KHZ的持续脉冲，观测波形，Vi, Vc, Vo, 测定幅度及延时时间。2、 多谐振荡器（1） 按图15-3接线，用双踪示波器观测Vc与Vo的波形，测定频率。（2） 按图15-4接线，构成占空比为50%的方波信号发生器。观测Vc, Vo波形，测定波形参数。（3） 按图15-5接线，通过调节W1和W2来观测输出波形。3、 施密特触发器按图15-6接线，输入信号由音频信号源提供，预先调节好Vi的频率为1KHZ，接通电源，逐渐加大Vs的幅度，观测输出波形，测绘电压传播特性，算出回差电压U。4、 运用555定期器设计制作一只触摸式开关定期控制器，每当用手触摸一次，电路即输出一种正脉冲宽度为10S的信号。试搭出电路并测试电路功能。5、 模拟声响电路按图接线，构成两处多谐振荡器，调节定期元件，使I输出较低频率，II为高频振荡器，连好线，接通电源，试听音响效果。调换外接阻容元件，再试听音响效果。 五、 实验预习规定1、 复习有关555定期器的工作原理及其应用。2、 拟定实验中所需的数据、波形表格。3、 如何用示波器测定施密特触发器的电压传播特性曲线？4、 拟定各次实验的环节和措施。 六、 实验报告1、 绘出具体的实验线路图，定量绘出观测到的波形2、 分析、总结实验成果