定时器构成多谐振荡器

1、555定时器构成的多谐振荡器制作人：张展培Ap0305136冼志敏Ap0305129黄云Ap0305114555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。本实验根据555定时器的功能强以及其适用范围广的特点，设计实验研究它的内部特性和简单应用。一、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

2、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5KQ的2一等值电阻串联而成。压命为比较命A、A2提供参考电压，比较器A的参考电压为Vcc,31加在同相输入喘，比较器A2的参考电压为vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同3的集成运放A、A2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、A2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）

3、所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。其工作波如图（D）所示。设电容的初始电压Uc=o,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<1Vcc,比较器A1输出为局电平，A2输出为低电平，即Rd=1,_Sd=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管截止，电源VCc经R,R2向电容C充电，uc逐渐升高。当uc±升到1-Vcc时，A?输出由。翻转为1,这时Rd=Sd=1,Rs触发顺保持状态不变。所以0<t<t3期间，定时器输出U0为高电平1。，一，2一“，一.，、，、

4、，二-t=t1时刻，uc上升到一Vcc，比较命A的输出由1变为0，这时Rd=0,Sd=1,RS3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R2放电。Uc按指数规律下降，2-当Uc<Vcc时比较器A输出由。变为1,RS触发器的Rd=Sd=1,Q的状态不变，3叱的状态仍为低电平。.,1-t=t2时刻，uc下降到Vx，比较器气输出由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

5、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=T+T2。为电容充电时间，T2为电容放电时间。充电时间工=(RR2)Cln2：0.7(RR2)C放电时间E=R2Cln2：、0.7R2C矩形波的振荡周期T=Ti+T2=ln2(R+2R0C出0.7(R+2R2)C因此改变R、艮和电容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山一

6、.TiLRR2q°TT1T2R2R2、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5KQ的电位器、0.15uF的电容、400K。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(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打开各电源调节按钮使Vcc=3V电源偏正极5Vth电6Vtl电疝2A1+%一5KQ_A2"ETl_+-RdOUT3电源负极电压表调节电源1使Uth大于或等于2V,此时调节电源

7、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U0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400KQ为负载电阻。(2) 把电源电压调到4.5V,调节2个5KQ电位器的电阻，改变输出波形参数，并判断R,、日2阻值与波形的关系(3) 记录下一组波形参数(At、At2、T、f、U0、Uc),同时绘制所观察到的波形，

8、最后关掉电源，用万用表电阻挡测Ri0J5uF示波器1通道接电源正极o+Vcc555400ki2示波器2通道O+Uo(E)电源示波器地线量此时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、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U0的关系。Uth(V)Utl(V)Uo(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1.00

9、0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Uo低电位Uth在0.5V到4V之间改变<1V保持原来的0.041V左右U0高电位Uth在0.5V到4V之间改变保持原来的1.26V左右(表1)UthUtlUo>2/c3>1Vcc3低电位>Vcc3<Vcc3高电位<2Vcc3>1Vcc3保持原状态不变<Vcc3>【Vcc3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=41=370.5uST2=t2=249.0uST=Ti+T2=619.5uSf=1.605KHZU0=2.44VUc=2VRi=1.25K"U0=0.1VUC=1VR2=2.36K11由上原理中的周期公式计算理论周期和频率：已知：C=0.15uFRi=1.25K，)R2=2.36K11工=0.7(R"R2)C=379.1uST2=0.7R2C=247.8uSOJVo.T=522u5(F)T=1T2=626.9uSi1fo=f=1.595KHz得出实验频率的相对误差：|f-fo|E-一100%=0.6%实验得出的波形如右图(F):输出矩形波