1、555 定时器及其应用 一实验目的 1 熟悉 555 定时器的组成及功能。 2 掌握 555 定时器的基本应用。 3 进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。 二实验原理 555 定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和 CMOS 型两类，其应用非常广泛。 1 555 定时器的组成和功能 图 6 1 是 555 定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器 A1、 A2，一个RS 触发器，一个放电三极管和三个 5K 电阻的分压器而构成。 图 6 1 555 定时器组成框图 它的各个引脚功能如下： 1 脚：外接电源负端 VSS或接地，一般情况下接地。 8
2、 脚：外接电源 VCC，双极型时基电路 VCC的范围是 4.5 16V， CMOS 型时基电路 VCC的范围为 3 18V。一般用 5V。 3 脚：输出端 Vo 2 脚： TL 低触发端 6 脚： TH 高触发端 4 脚： DR 是直接清零端。当 DR 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 TL 、 TH处于何电平，时基电路输出为“ 0” ，该端不用时应接高电平。 5 脚： VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当5K5K5K+-TQ&Q+-AASRV1V21DQVTHTLV RCCVSS128 4563712CD该端不用时，应将该端串入一只 0.01F 电容接
3、地，以防引入干扰。 7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在 1 脚接地， 5 脚未外接电压，两个比较器 A1、 A2基准电压分别为CCCCV31,V32的情况下， 555 时基电路的功能表如表 6 1 示。 表 6 1 555 定时器的功能表 清零端 DR 高触发端 TH低触发端 TLQn+1放电管 T 功能 0 0 导通 直接清零 1 CCV32 CCV31 0 导通 置 0 1 CCV32Qn不变 保持 2 5555 定时器的应用 1）构成多谐振荡器 用 555 定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图 6 2 所示 （a）多谐振荡器电路 （ b）工作波形 图
4、 6 2 多谐振荡器电路和工作波形 接通电源后，假定OV是高电平，则 T 截止，电容 C 充电。充电回路是 VCC R1 R2 C地，CV 按指数规律上升，当CV 上升到CCV32时（ TH、 TL 端电平大于CCV32） ，输出OV翻转为低电平。OV是低电平， T 导通， C 放电，放电回路为 C R2 T地，CV 按指数规律下降，当CV 下降到CCV31时（ TH、 TL 端电平小于CCV31） ，OV输出翻转为高电平，放电管 T 截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得 R2R1C0.01uF4 87631 52VCCvOvC555 tV OVCVOHVOLtVCC3213
5、VCCOOTTPHTPLC 10.1uF10K1KTHTL5Vttt t2121PHR2RRRTtD+=输出高电平时间 C)RR(7.0t21PH+=输出低电平时间 CR7.0t2PL=振荡周期 C)R2R(7.0ttT21PLPH+=+=输出方波的占空比 2）构成单稳态触发电路 用 555 定时器构成的单稳态触发电路和工作波形如图 6 3 示 （ a）单稳态触发电路 （ b）工作波形 图 6 3 单稳触发电路和工作波形 接通电源后，未加负脉冲，CCV31Vi ，而 C 充电，CV 上升，当CCV32CV 时，电路OV输出为低电平，放电管 T 导通， C 快速放电，CV 使= 0。这样，在加负
6、脉冲前，OV为低电平，CV = 0，这是电路的稳态。在 t = t0时刻 Vi 负跳变（ TL 端电平小于CCV31） ，而 CV = 0（ TH 端电平小于CCV32） ，所以输出OV翻为高电平， T 截止， C 充电。CV 按指数规律上升。t = t1时， Vi 负脉冲消失。 t = t2时CV 上升到CCV32（此时 TH 端电平大于CCV32， TL 端电平大于CCV31） ，OV又自动翻为低电平。在20tt 这段时间电路处于暂稳态。 t t2， T 导通，C 快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得： 输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC 注意：图 6 3（ a）电路只能用窄负脉冲触发
7、，即触发脉冲宽度 ti必须小于 tW三实验内容和实验线路 1用 555 定时器构成多谐振荡器 1）连接如图 6 2（ a）示多谐振荡器电路。 RC0.01uF4 87631 52VCCVOVC555ViVVOVVCCVOVOHOLVTWtttOOiiHCTit0t1t2THTLtiwt322）用示波器观察、记录输出电压OV和电容上电压CV 的波形，测出 VOH、 VOL、 VC1（峰点值） 、 VC2（谷点值）及周期 T 的数值，且算出 T 的理论值，与实测值相比较。 2用 555 定时器构成一个占空比可调（周期不变）的方波发生器 1）连接好图 6 4 示占空比可调的方波发生器电路。 图 6-
8、4占空比可调的方波发生器电路 2）调节 RP，观察占空比的变化，用示波器观察OV、CV 的波形。 3）在 RP活动头分别移至两端的情况下，测出输出OV的 T、 tPH、 tPL计算出占空比。 3用 555 定时器构成单稳态触发电路 1）按图 6 5 连接好电路。当触发器脉冲宽度 ti大于单稳态触发电路输出脉冲宽度 tw时，应如图中所示接入 R1、 C1微分 ，使 555 定时器 2 脚输入负脉冲为窄脉冲。 图 6-5单稳态触发器电路 C2 0.01uF4 87631 52VCCVOVC555ViC0.1uFR5.1KC1 1000PR1100Kt i5VV2R2R1C2 0. 01uF4 87
9、631 52VDDVOVC555D2D1R10K100K10KC1 0.01uFp+5V2） Vi 接连续脉冲 f = 512HZ，用示波器观察、记录 Vi、 V2、 VC及 VO的波形（以 Vi 为触发信号） ，测出 VO的脉冲宽度 tW，且与理论值相比较。 4.设计一个用 555 定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为 1ms，占空比为 5%。 四预习要求 1搞清 555 定时器的功能和应用 2理论计算出实验内容 1 多谐振荡器的输出方波的周期 T 3理论计算实验内容 3 中 2）输出脉冲宽度 tW。 4搞清图 6 5 中 R1、 C1微分电路的作用。 Vi为连续脉冲，对应地分析、画出
10、V2的波形。 五思考题 1用两片 555 定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为 1KHZ，发音时间约为 0.5S，间歇时间约为 0.5S。 2图 6 4 电路中指出电容 C 充电途径、放电途径。写出振荡周期 T 和占空比表达式。理论计算出实验内容 2、 3 两种情况下的占空比。 3图 6 5 中，设微分电路的输入连续脉冲周期为 Ti， R1、 C1的参数应如何选择？ 4实验内容 3 中，如果不采用 R1、 C1微分电路，即 Vi直接接至定时器的 2 脚，是否还能得到原来脉冲宽度 tw的输出脉冲。 六实验仪器与器材 1电子技术实验箱 MS- A 型 1台 2直流电源（ +5V） DS-2B-12 型 1台 3示波器 5020B 型 1台 4万用表 MF-47 型 1只 5 555 定时器 1只
