实验八 555时基电路.doc

1、1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结构、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时器，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，由于内部电压标准使用了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，二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 7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换

2、。555 和 7555 是单定时器。556 和7556 是 双定时器。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。它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，一个放电开 关管 T，比较器的参考电压由三只 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 的反相输入端的参考电平为 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考电平V

3、cc 时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电平，同时放电开关管导通；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，同时放电开关管截止。 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 的参考电平，当 5脚外接一个输入电压，即 改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外电压时，通常接一个 0.01f 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 为放电管，当 T 导通时，将给接于脚 7 的电容器提供低

4、电阻放电通路。 555 定时器主要是与电阻、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，以确定输出电平的高低和放电开关的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便构成单稳态触发器，多谐振荡器，施2密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。2、 555 定时的典型应用 （1） 构成单稳态触发器 图 15-2(a)为由 555 定时器和外接定时元件 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 电路输入端处于电源电平，内部放电开关管 T 导通，输出端 F 输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经 C1 加到 2 端。并使

5、 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个暂态过程，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 上的电荷很快经放电开关管放电，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通过改变 R、C 的大小，可使延时时间在几个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）接地的方法来中止

6、暂态，重新计时。此外尚须用一个续流二极管与继3电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。（3） 组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加了一个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。44）组成占空比连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 R

7、1、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 仅改变频率，占空比不变。如 W2 调至偏离中心点，再调节 W1，不仅振荡频率改变，而且对占空比也有影响。W1 不变，调节W2，仅改变占空比，对频度无影响。因此，当接通电源后，应首先调节 W1 使频率至规定值，再调节 W2，以获得需要的占空比。若频率调节的范围比较大，还可以用波段开关改变 C1 的值。（5） 组成施密特触发器5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

8、 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 同时加到 555 定时器的 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。电路的电压传输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63、连续脉冲源 4、单次脉冲源5、音频信号源 6、数字频率计7、0-1 指示器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

9、输出接 LED 电平指示器。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 的连续脉冲，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，组成占空比为 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

10、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，测绘电压传输特性，算出回差电压U。4、 利用 555 定时器设计制作一只触摸式开关定时控制器，每当用手触摸一次，电路即输出一个正脉冲宽度为 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，组成两处多谐振荡器，调节定时元件，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、 实验预习要求1、 复习有关 555 定时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输特性曲线？74、 拟定各次实验的步骤和方法。六、 实验报告1、 绘出详细的实验线路图，定量绘出观测到的波形2、 分析、总结实验结果