数字逻辑电路课程设计

福建电力 学院 555555 定时器课程设计 报告 定时器课程设计 报告 555 班级 班级 姓名 姓名 学号 学号 指导教师 指导教师 起止日期 起止日期 2013 1 7 2013 1 112013 1 7 2013 1 11 成绩 成绩 1 一 设计目的一 设计目的 了解其内部的电路以及工作原理 掌握由其构成的施密特触发器 单稳态触发 器 多谐振荡器电路的连接方式以及参数的设定 二 技术参数二 技术参数 2 1 单稳态电路 输出脉冲宽度为 1100us 2 2 施密特触发器 回差电压 1 75v 2 3 多谐振荡器 震荡周期 100us 10KHZ 三三 设计思路设计思路 3 1 555 定时器的电路结构 如图 3 A 3 1 1 555 定时器内部结构 1 由三个阻值为 5k 的电阻组成的分压器 2 两个电压比较器 C1 和 C2 v v vo 1 v v vo 0 3 基本 RS 触发器 4 放电三极管 T 及缓冲器 G 3 1 2 工作原理 当 5 脚悬空时 比较器 C1 和 C2 的比较电压分别为和 cc V 3 2 cc V 3 1 1 当 vI1 vI2 时 比较器 C1 输出低电平 C2 输出高电平 基本 RS cc V 3 2 cc V 3 1 触发器被置 0 放电三极管 T 导通 输出端 vO 为低电平 2 当 vI1 vI2 时 比较器 C1 输出高电平 C2 输出低电平 基本 RS cc V 3 2 cc V 3 1 触发器被置 1 放电三极管 T 截止 输出端 vO 为高电平 2 3 当 vI1时 比较器 C1 输出高电平 C2 也输出高电平 即基 cc V 3 2 cc V 3 1 本 RS 触发器 R 1 S 1 触发器状态不变 电路亦保持原状态不变 图 3 A 定时器的电气原理图和电路符号 a 原理图 b 电路符号 由于阈值输入端 vI1 为高电平 时 定时器输出低电平 因此也将该 cc V 3 2 端称为高触发端 TH 因为触发输入端 vI2 为低电平 时 定时器输出高电平 因此也将该端称 cc V 3 1 为低触发端 TL 如果在电压控制端 5 脚 施加一个外加电压 其值在 0 VCC 之间 比较器 的参考电压将发生变化 电路相应的阈值 触发电平也将随之变化 并进而影响电 路的工作状态 另外 RD 为复位输入端 当 RD 为低电平时 不管其他输入端的状态如何 输出 vo 为低电平 即 RD 的控制级别最高 正常工作时 一般应将其接高电平 C C 2 3VDD 时 输入又成为 R 1 S 1 这时负脉冲已经消散 输出又翻转成 Vo 0 暂稳态结束 这时内部放电 开关接通 DIS 端接地 CT 上电荷很快放到零 为下一次定时控打造准备 电路的 定时时间 Tp 1 1RC b 单稳态触发器原理图如 3 C 4 555 定时器选取型号为 NE555N v5 CC V 输入三角波 F 523HZ Vp 1 2v 理论上当 R 1k C 1uF 由 Tp 1 1RC 可得 Tp 从而 us110010 10 1 1 6 3 满足电路设计要求 实际中设计中测得 R 0 97k C 1uf 测试波形如下 测试结果 Tp 900us 误差分析 R 值比理论的小 示波器目测读数也存在误差 3 3 23 3 2 施密特触发电路施密特触发电路 施密特触发器 具有回差电压特性 能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡 峭的矩形脉冲 1 电路组成及工作原理 555 定时器构成的施密特触发器 1 2 6 5 VCCRD O 555 3 O v7 v v I2 I1v IC 84 1 2 I v CC V VCC2 R t t vI Ov1 2 3 CC V CC 1V 3 a 电路图 b 波形图 v 5 1 vI 0V 时 vo1 输出高电平 2 当 vI 上升到时 vo1 输出低电平 当 vI 由继续上升 vo1 保持不变 cc V 3 2 cc V 3 2 3 当 vI 下降到时 电路输出跳变为高电平 而且在 vI 继续下降到 0V 时 cc V 3 1 电路的这种状态不变 图中 R VCC2 构成另一输出端 vo2 其高电平可以通过改变 VCC2 进行调节 2 电压滞回特性和主要参数 电压滞回特性 施密特触发器的电路符号和电压传输特性 主要参数 1 上限阈值电压 VT vI 上升过程中 输出电压 vO 由高电平 VOH 跳变到低电 平 VOL 时 所对应的输入电压值 VT cc V 3 2 2 下限阈值电压 VT vI 下降过程中 vO 由低电平 VOL 跳变到高电平 VOH 时 所对应的输入电压值 VT cc V 3 1 3 回差电压 VT 回差电压又叫滞回电压 定义为 VT VT VT v V V I o OH OL VVVv CCCCCC 1 3 2 3 0 I v vo a b 电路符号电压传输特性 6 VV V VV CC CC CCCC 25 5 75 1 3 1 3 2 75 1 3 1 3 2 即当 Vcc 5 25V 满足设计要求 测试波形如下 测试结果 无法查看测试结果 误差分析 由于函数信号发生器的空载能力较好 但是带上负载之后波形出现严重失真 无 法观察到施密特触发器正确的翻转状态 3 3 33 3 3 多谐振荡器电路多谐振荡器电路 多谐振荡器 产生矩形脉冲波的自激振荡器 多谐振荡器一旦起振之后 电路没有稳态 只有两个暂稳态 它们做交替变化 输 出连续的矩形脉冲信号 因此它又称作无稳态电路 常用来做脉冲信 7 号源 1 电路组成 2 振荡频率的估算 1 电路振荡周期 T T1 T2 0 7 R1 2R2 C 2 输出波形占空比 q 定义 q T1 T 即脉冲宽度与脉冲周期之比 称为占空比 21 21 21 21 1 2 2 7 0 7 0 RR RR CRR CRR T T q 0 7 R1 2R2 C 100us R1 2R2 C 假设 C 取 103 即 0 01uf 代入得 0 7 100 6 R1 2R2 14300 R2 取 5 1K R1 取 10K 滑动电阻 从而达到可设要求 而且 改变 R1 的阻值 即可改变占空比值 测试波形如下 8 四四 心心得得体体会会 时光匆匆 一周转眼即逝 在这一周的时间里面 原本以为会比较轻松的课 程设计任务却让我有点费力 虽然在设计的时候我们遇到了这样那样的问题 我学 会了耐心 学会了坚持 同时也巩固了以前学习的数电知识 收获颇多 查阅相关资料 到图书馆借阅了许多 相关的书籍 并开始分析数据和电路图 周三的下午带着原理图和设计好的参数 我们到实验室开始先自测电路情况 的实 际操作中 发生了不少问题 首先是没有很好的校队我们的数据 始终达不到效果 特别是在施密特触发器的时候 输出的波形存在严重失真 调试了很久 最终还是 没有达到预期的效果 最后我们请来了老师帮忙 老师细心的帮我们分析了下电路 实验室的函数信号发生器的带载能力很弱 很难调到理想值 而后到高频实验室借 来了一台函数信号发生器 原本以为会避免此情况 结果也是一样的 存在失真 所以施密特触发器 始终没有观测到理想的输出波形 虽然这周的课程设计结束了 但我们对都会回忆这周每个点点滴滴 充满了艰 辛与快乐 艰辛是在一起奋斗演算的过程 是在实验室忘却