1、.一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉 555 型集成時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。2. 掌握 555 型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器與元器件1.555 定時(shí)器電路芯片x12. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3. 示波器三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. “l(fā)m555”和“ lmc555”分別是雙極型和 cmos型；雙極型的電壓是 +5v+15v，最大負(fù)載電流可達(dá)200ma，cmos型的電源電壓是 +3v +18v,最大負(fù)載電流在 4ma以下。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及原理1. 555 集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)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。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、

2、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。它的內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè) 5k 的電阻，故取名 555 電路。其電路類型有雙極型和 cmos型兩大類，兩者的工作原理和結(jié)構(gòu)相似。雙極型的電壓是 +5v+15v，最大負(fù)載電流可達(dá) 200ma， cmos型的電源電壓是 +3v+18v,最大負(fù)載電流在 4ma以下。555 電路的工作原理：555 電路的內(nèi)部電路方框圖如下圖所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本rs觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān) td，比較器的參考電壓由三只 5k 的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使低電平比較器 vr1 反相輸入3vcc。vr1 和 vr2 的輸出端控制 rs觸發(fā)器狀態(tài)和放

3、電管開關(guān)狀態(tài)。 當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過 2/3vcc時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位， 555 的輸出端 3 腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2 腳輸入并低于1/3vcc時(shí)，觸發(fā)器置位， 555 的 3 腳輸出高電平，同時(shí)充電，開關(guān)管截止。是異步置零端 , 當(dāng)其為 0 時(shí),555 輸出低電平。平時(shí)該端開路或接 vcc。vro 是控制電壓端 (5 腳 ) ，平時(shí)輸出 2/3vcc作為比較器 vr1 的參考電平 , 當(dāng) 5 腳外接一個(gè)輸入電壓 , 即改變了比較器的參考電平 , 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制 , 在不接外加電壓時(shí) , 通常接一個(gè) 0.01uf 的電容器到濾波作用 , 以消除外來的干擾 ,

4、以確保參考電平的穩(wěn)定。 td 為放電管 , 當(dāng) td 導(dǎo)通時(shí) , 將給接于腳 7 的電容器提供低阻放電電路。555 定時(shí)器的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端 vss或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端 tr。3腳：輸出端 vo4 腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論tr、th 處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5 腳：vc為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 0.01 f電容接地，以防引入干擾。6 腳：高觸發(fā)端 th。7 腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8

5、 腳：外接電源 vcc，雙極型時(shí)基電路 vcc的范圍是 4.5 16v，cmos型時(shí)基電路 vcc的范圍為 3 18v。一般用 5v。在 1 腳接地， 5 腳未外接電壓，兩個(gè)比較器 a1、a2 基準(zhǔn)電壓分別為低電平的情況下， 555 時(shí)基電路的功能表如表所示。.555 定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1. 延時(shí)電路（單穩(wěn)態(tài)電路）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)是電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號(hào)作用下，電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于電路中rc延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸出端獲得一個(gè)脈沖寬度為tw 的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，輸出的脈沖寬度tw ，就是

6、暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間，其長(zhǎng)短取決于電路的參數(shù)值。由 ne555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路及工作波形如圖1 所示。圖中 r，c 為外接定時(shí)元件，輸人的觸發(fā)信號(hào) ui 接 在低電平觸發(fā)端（ 2 腳）。穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出 uo 為低電平，即無觸發(fā)器信號(hào)（ui 為高電平）時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)輸出低電平。在 ui負(fù)脈沖作用下，低電平觸發(fā)端得到低于（1/3 ）vcc，觸發(fā)信號(hào)，輸出uo 為高電平，放電管 vt截止，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，定時(shí)開始。在暫穩(wěn)態(tài)期間， 電源 vccrc地， 對(duì)電容充電， 充電時(shí)間常數(shù) trc，uc 按指數(shù)規(guī)律上升。當(dāng)電 容 兩端電壓 uc 上升到（ 2/3 ） vcc 后， 6 端為高電平，輸出 u

7、o 變?yōu)榈碗娖?，放電?vt 導(dǎo)通，定時(shí)電容 c充電結(jié)束 ，即暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束。電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài) uo 為低電平的狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙€(gè)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，又重復(fù)上述過程。工作 波形圖如圖（ b）所示。輸人一個(gè)負(fù)脈沖，就可以得到一個(gè)寬度一定的正脈沖輸出，其脈沖寬度tw 取決于電容器由0 充電到 （2/3 ） vcc，所需要的時(shí)間?？傻茫簍w=1.1rc.2. 多諧振蕩器電路由 555 定時(shí)器和外接元件 r1、r2、c 構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 與腳 6 直接相連。電路有穩(wěn)態(tài) , 僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài) , 電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào) , 利用電源通過 r1、r2向 c充電 , 以及 c通過 r2向放電端dc放電 , 使電路

8、產(chǎn)生振蕩。電容 c 在 2/3vcc和 1/3vcc之間充電和放電 , 從而在輸出端得到一系列的矩形波。2.1 電路圖及輸出波形：2.2 多諧振蕩器電路圖輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)為：t1=0.693（ra+rb）c,t2=0.693rb*c.震蕩周期 t=t1+t2=0.693(ra+2rb)c.其中 , tw1 為 vc由 1/3vcc上升到 2/3vcc所需的時(shí)間 ,tw2 為電容 c放電所需的時(shí)間。 555 電路要求r1與 r2 均應(yīng)不小于 1k, 但兩者之和應(yīng)不大于 3.3m。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性,555 定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出

9、能力。因此, 這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。3. 施密特觸發(fā)器電路在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變， 或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。 只要將腳 2 和 6 連在一起作為信號(hào)輸入端 , 即得到施密特觸發(fā)器。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(shí)加到 555 定時(shí)器的 2 腳和六腳，得到的 vi 為半波整流波形。當(dāng) vi 上升到 2/3vcc時(shí),vo 從高電平轉(zhuǎn)換為低電平 ; 當(dāng) vi 下降到 1/3vcc時(shí),vo.又從低電平轉(zhuǎn)換為高電平。3.1 施密特觸發(fā)器電路圖及輸出波形：此部分可以結(jié)合仿真電路，按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 逐

10、一完成：理論計(jì)算、分析、仿真、測(cè)量方法。不需要抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。五、實(shí)驗(yàn)仿真及理論計(jì)算、分析1. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.1 計(jì)算（1）當(dāng) r=5k， c=1f 的時(shí)：t1( 理論值 )=1.1rc=1.1*5k *1*10-6=5.5ms; t2( 仿真值 )=5.464ms（2）當(dāng) r=2k， c=1f 的時(shí)：t1( 理論值 )=1.1rc=1.1*2 k*1*10 -6=2.2ms; t2( 仿真值 )=2.192ms（3）當(dāng) r=1k， c=1f 的時(shí)：t1( 理論值 )=1.1rc=1.1*1 k*1*10 -6=1.1ms; t2( 仿真值 )=1.079ms1.2 測(cè)量：用雙蹤示波器觀察 3

11、 端輸出。從 2 端輸入負(fù)脈沖，未加觸發(fā)信號(hào)時(shí)， led不亮； 3 端輸出為低電平，負(fù)脈沖觸發(fā)后， 3 端輸出高電平， led亮，經(jīng)輸出脈沖寬度t 后自動(dòng)恢復(fù)到低電位。 led閃爍。1.3分析 :在觸發(fā)信號(hào)作用下，該電路將由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久保持的狀態(tài)，由于電路中 rc 延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸出端獲得一個(gè)脈沖寬度為tw的矩形波。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，輸出的脈沖寬度tw ，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)。 而輸出的脈沖寬度tw1.1rc.次序電容c電阻r延遲時(shí)間1 1f5k5.464ms2 2f2k2.192ms.2. 多諧振蕩器2.1 計(jì)算（ 1）當(dāng)

12、ra=2k； rb=15k， c=22 f 時(shí)：t1( 理論 )=0.693(r a+rb)*c =259.182ms,； t2( 理論 )=0.693 （rb） *c = 228.69s;.t1( 測(cè)量 )= 256.324ms； t2 （測(cè)量） =232.715ms.vc1/vo= 3.325/5=0.665， vc2/uo=1.674/5=0.3342（ 2）當(dāng) ra=2k； rb=30k， c=22 f 時(shí)：t1( 理論 )=0.693(r a+rb)*c = 487.872ms；t2 ( 理論 ) =0.693 （rb） *c = 457.38ms;t1( 測(cè)量 )=489.039ms；t2 （測(cè)量） =455.312msvc1/vo= 3.319/5=0.6317 ，vc2/uo=1.674/5=0.3342 2.2 測(cè)量及分析：電路第一暫態(tài)，輸出為1，此時(shí) led點(diǎn)亮。電容充電，電路切換到第二狀態(tài)輸出為0，此時(shí) led熄滅。電路第二暫態(tài)，電容放電，電路轉(zhuǎn)換到第一暫態(tài)。項(xiàng)目脈寬 ms周期 ms rarbcvo256.324489.039215 22fvc489.039944