NE555定时器构成的多谐振荡器

1、NE555定时器构成的多谐振荡器、原理1、555定时器内部结构555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路，其内部结构如图（A）及管脚排列如图（B）所示。它由分压器、比较器、基本 R-S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个 5K"的2等值电阻串联而成。分压器为比较器A、a2提供参考电压，比较器 A的参考电压为Vc，31加在同相输入端，比较器A的参考电压为乂加在反相输入端。比较器由两个结构相同3的集成运放 a、A组成。高电平触发信号加在 A的反相输入端，与同相输入端的参考电压 比较后，其结果作为基本R-S触发器Rd端的输入信号；低电平触发信号加在A的同相输入端，与反

2、相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器SD端的输入信号。基本r-s触发器的输出状态受比较器A、A的输出端控制。2、多谐振荡器工作原理由555定时器组成的多谐振荡器如图 （C）所示，其中Ri、R2和电容C为外接元件。其工作波如图（D）所示。KuR2设电容的初始电压 Uc = 0, t=o时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触1 _发端VTH = VTL = 0 < v cc，比较器A 1输出为高电平，A 2输出为低电平，即 Rd =1 ,3Sd =0（ 1表示高电位，0表示低电位），R -'S触发器置1,定时器输出u0 = 1此时Q = 0 ,定时器内部放电三极

3、管截止，电源Vcc经R , R2向电容C充电，Uc逐渐升高。当Uc上升到1 _ _Vcc时，A?输出由0翻转为1,这时Rd = Sd = 1 , R - S触发顺保持状态不变。所以0<t< t|3期间，定时器输出U0为高电平1。2 _ _t =1时刻，uc上升到一Vcc,比较器A的输出由1变为0,这时Rd = 0 , Sd = 1 , R-S3触发器复0,定时器输出u0 = 0。t1 : t：t2期间，Q=1，放电三极管T导通，电容C通过 R,放电。uc按指数规律下降，2 _ _当Uc £ Vcc时比较器A输出由0变为1 ,RS触发器的Rd=Sd=1 ,Q的状态不变，3U

4、0的状态仍为低电平。1 _t =t2时刻，uc下降到一 乂c,比较器 A输出由1变为0, R-S触发器的RD =1,3Sd =0，触发器处于1,定时器输出U。=1。此时电源再次向电容 C放电，重复上述过程。通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出U0 = 1，电容放电时，U0 = 0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波, 其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。3、振汤周期由图(D)可知，振荡周期T = T1 T2。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间 1； =(R R2)CI n2：0.7(R R2)C放电时间 E =R2C

5、In2、0.7R2C矩形波的振荡周期 T =T, +T2 =1 n2(R +2R2)C 趾 0.7(R+2R2)C因此改变R,、R,和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q, q=(脉宽tw )/ (周期T), tw指输出一个周期内高电平所占的时间。图( C)所示电路输出矩形波的占空R R2R； 2R2、实验1实验目的(1) 初步了解集成555定时器的基本原理。(2)掌握学会使用双踪示波器。(3 )测量多谐振荡器输出波、频率与各元件的关系。2、实验仪器:555定时器、两个是量程 5KJ的电位器、0.15uF的电容、400©

6、电阻、双踪示波器、 多用途稳压电源、万用表。3、实验步骤测量555定时器的特 性+3V 电源厂 正极(1)按右(G)图连接好电路, 把电源电压调到最小以免 烧坏会集成块5Vth电源 15KQ A1 tar-j q十+.5KQ 艇打开各电源调节按钮使电源2r JTl_Vcc=3V电源负极1 GNDRdi礼丨QOUT £ Ud电压表（3）调节电源1使Uth大于或等于2V，此时调节电源2使Utl由大到小或由小到大，并观察万用表电压档的电压，当电压发生突然变化时，记录Utl值及U。相应值（4）同（3）测量Uth小于2V时相应的Utl、U°值（5）调节电源2使大于1V或小于1V，同时

7、改变 Uth值，观察U。的变化，记录相应数据（注：Uth、Utl电压不能调得过大应不大于4V，以免烧坏集成块）测量多谐振荡器输出波形特性（1）按（右）图连接好电路， 其中400K"为负载电 阻。（2）把电源电压调到 4.5V， 调节2个5K门电位器 的电阻，改变输出波形 参数，并判断R、R2阻 值与波形的关系（3）记录下一组波形参数（选、选、T、f、U0、Uc）,同时绘制所观察到的波形，最后关掉电 源，用万用表电阻挡测接电源正极量此时R、R2值。4、数据处理（1）555定时器的特性（数据如下表1）由实验的数据，可得到定时器 3脚输出的电压受2、6脚电压的制约，当 2、6脚电压 Vtl

8、、Vth满足一定条件时3脚输出高电平，满足其他条件时，输出低电平，即表（2）中Vtl、Vth与U o的关系。Uth (V)Utl (V)U°(V)>2V大T小0.985由0.040V突变为1.20V小T大0.980由0.35V突变为0.043V<2V大T小0.975由0.35V突变为1.24V小T大1.000由1.26V突变为0.041VUo低电位Uth在0.5V到4V之间改变>1V保持原来的 0.035V左右U0高电位UTH在0.5V到4V之间改变保持原来的1.41V左右u°低电位Uth在0.5V到4V之间改变<1V保持原来的0.041V左右U0高

9、电位Uth在0.5V到4V之间改变保持原来的1.26V左右(表 1)UthUtlU0>2VCC3 CC>Vcc3 cc低电位> _Vcc3<Vcc3高电位<2Vcc3 cc)Vcc3 cc保持原状态不变< Vcc3>1匕3保持原状态不变(表 2)(2) 555定时器构成的多谐振荡器 实验中得出某一组波形的数据如下:Ti= £=370.5 uST2=选=249.0 uST=T 什T2=619.5USf= 1.605 KH ZRi= 1.25 K11R2=2.36 K1 1Uo=2.44VUc=2VU0=0.1VuC=iv由上原理中的周期公式计算理论周期和频率：已 知 ：C=0.15uFR1=1.25 K"R2=2.36 K1 1£ =0.7(R R2)C=379.1uST2 =0.7R2C =247.8 uS(F)T =T1 T2 =626.9 uS占1fo=1.595KHzT得出实验频率的相对误差：| f - fo |Er-100%=0.6 %fo实验得出的波形如右图(F):输出矩形波的占空比R R2R