555电路(三五电路)

实验十555的时序电路及其应用一、实验目的熟悉1.555型集成时序电路的结构、工作原理和特点掌握2.555型集成定时电路的基本应用二、实验原理集成定时电路(也称为集成定时器或555电路)在数字、模拟混合型的中型集成电路中应用非常广泛。 在产生时间延迟和多种脉冲信号的电路中，内部电压基准使用了3个5K电阻，因此命名为555电路。 其电路类型有双极型和CMOS型两种，两者的结构与工作原理相似。 大多数双极产品模型的最后三位数字是555或556，所有CMOS产品模型的最后四位数字是7555或7556，两者的逻辑功能和针脚排列完全相同，易于更换。 555和7555是单计时器。 556和7556是双定时器。 双极型的电源电压VCC=5V 15V，输出的最大电流为200mA，CMOS型的电源电压为3 18V。1，555电路的工作原理555电路的内部电路框图如图3.10.1所示。 该分压器包括两个电压比较器、一个基本RS触发器、一个放电开关t和三个5k电阻器。 将高电平比较器A1的非反相输入端子和低电平比较器A2的反相输入端子的基准电平相加。 a-1和a-2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。 当输入信号从6个触发输入即高电平触发输入超过基准电平时，触发器被复位，555的输出端子3个输出低电平，且放电开关管接通复位端子(4脚)，以0、555输出低电平。 常时侧开路或与VCC连接。(a) (b )图3.10.1 555定时器内部框图和针排列VC是控制电压端子(5脚)，始终作为比较器A1的基准电平而被输出用作这样的滤波器，其中，每5条输入电压为一个，即，改变比较器的基准电平，实现对输出的另一控制，并且在没有施加电压的情况下，通常接地具有0.01f的电容器，以去除来自外部的干扰，从而确保基准电平的稳定性。 t为放电管，当t导通时，为与脚7连接的电容器提供低电阻放电路径。555计时器主要由电阻和电容器构成充放电电路，由2个比较器检测电容器的电压，决定输出电平的高低和放电开关管的接通断开。 它能够简单地构成微秒到几十分钟的延迟电路，能够简单地构成单稳定触发器、多振荡器、施密特触发器等脉冲产生和波形转换电路。2，555计时器的典型应用(1)构成单稳定触发器图3.10.2(a )是由555计时器和外置定时元件r、c构成的单稳态触发器。 触发电路包括C1、R1、d，其中d是钳位二极管，在稳定时，555个电路的输入端为电源电平，接通内部放电开关t，输出端f输出低电平，并且经由C1将外部负载脉冲触发信号施加到第二端。 然后，瞬时降低第二端子的电势，以使得低电平比较器工作，并且单稳电路开始过程，电容器c开始充电并且VC以指数增加。 当充电VC时，高电平的比较器动作，比较器a-1反转，输出V0从高电平返回低电平，放电开关管t再次导通，电容器c的电荷立即通过放电开关管放电，暂时结束，返回稳定状态，为下一个触发脉冲的到来做准备。 波形图如图3.10.2(b )所示。暂态稳定的持续时间tw (即延迟时间)由外置部件r、c的值的大小决定。 tw=1.1RC通过改变r、c的大小，延迟时间可以在几微秒到几十分钟之间变化。 将该单稳态电路作为计时器时，可以直接驱动小型继电器，通过将复位端子(4只脚)接地，中止过渡状态，对计时器进行复位。 并且，必须与继电器线圈并联连接回流二极管，以防止继电器线圈的反电位损坏内部电力管。(a) (b )图3.10.2单稳定触发器(2)构成多谐振荡器如图3.10.3(a )所示，由555计时器和外部元件R1、R2、c构成多振动器，脚部2和脚部6直接连接。 电路不稳定，只能存在两个瞬态的稳定状态，不需要给电路施加触发信号，利用电源经由R1、R2充电给c，c经由R2放电给放电端子Ct，使电路振荡。 电容器c在其与之间进行充放电，其波形示于图10-3 (b )。 输出信号的时间常数为T=tw1 tw2，tw1=0.7(R1 R2)C，tw2=0.7R2C555电路中R1和R2必须在1k以上，但R1 R2必须在3.3M以下。外部元件的稳定性决定了多振动器的稳定性，而555计时器可以在少量元件中获得高精度的振荡频率和强功率输出能力。 因此，这种形式的多谐振荡器得到了广泛应用。(a) (b )图3.10.3多谐振荡器(3)构成可调节占空比的多谐振荡器电路如图3.10.4所示，比图3.10.3所示的电路增加了一个电位器和读二极管。 D1、D2决定电容器充放电电流流过电阻的路径(充电时D1导通、D2截止； 放电时D2接通，D1断开)。占空比P=如果采用RA=RB的电路，则可知能够输出占空比为50%的方波信号。(4)构成占空比能够连续调整且能够调整振荡频率多谐振荡器图3.10.4占空比可调多谐振荡器图3.10.5占空比和频率可调多谐振荡器图3.10.6施密特触发器电路如图3.10.5所示。 对C1充电时，充电电流在通过R1、D1、RW2、RW1放电时通过RW1、RW2、D2、R2. 若将R1=R2、RW2调整为中心点，则由于充放电时间大致相等，因此占空比约为50%，此时，调整RW1仅改变频率，占空比不变化。 例如，当将RW2调整为偏离中心点的位置并调整RW1时，不仅振荡频率发生改变，还影响占空比。 RW1保持不变。 只需调节RW2，变更占空比，对频率没有影响。 因此，接通电源后，请首先将RW1调整为规定值，然后调整RW2，以获得所需的占空比。 频率调整范围较大时，也可通过频带开关改变C1的值。(5)构成施密特触发器电路如图3.10.6所示，连接脚2、6作为信号输入端时，可得到施密特触发。 图10-7示出了vS、vi和vO的波形图。将经过整形转换的电压设置为正弦波vs，并且将正半波经由二极管d同时施加到555上定时器的2脚和6脚，vi为半波整流波形。 vi上升时，vO从高电平反转为低电平vi下降时，vO再次从低电平反转为高电平。 电路的电压传递特性曲线如图10-8所示。差电压V=-=图3.10.7波形转换图3.10.8电压传输特性三、实验设备和设备1、THD-4型数字电路实验箱2、GOS-620示波器3、NE5551 2CK1324、有一些电位器、电阻、电容器四、实验内容和程序1 .单稳定触发器(1)在图3.10.2的接线中，令R=100K、C=47f，输入信号vi从单脉冲源提供，用双扫描示波器观测vi、vC、vO波形。 测量宽度和暂定时间。(2)向1K加上r、向0.1f加上c、向输入端加上1KHz的连续脉冲，观测波形vi、vC、vO，测定幅度和过渡时间。2 .多谐振荡器(1)用图3.10.3配线，用双循环示波器观测vc和vo的波形，测量频率。(2)按照图3.10.4进行布线，构成占空比为50%的方波信号发生器。 观测vC、vO波形，测量波形参数。(3)在图3.10.5中进行布线，通过调节RW1和RW2来观测输出波形。3 .施密特触发器在图3.1到0.6的布线中，从音频信号源提供输入信号，将vS的频率调整为1KHz，开机，逐渐增大vS的幅度，观测输出波形，映射电压传递特性，并计算差电压u。五、实验报告要求1 .绘制详细的实验路线图，定量描绘观测到的波形2 .分析和总结实验结果六、实验预习要求复习1.555计时器的工作原理