实验555定时器构成的多谐振荡器

555定时器构成的多谐振荡器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的等值电阻串联而成。分压器为比较器、提供参考电压，比较器的参考电压为2V，加在同3cc1相输入端，比较器的参考电压为3，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放、组成。高电平触发信号加在的反相输入端，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R—S触发器S端的输入信号。基本R--S触发器的输出状D态受比较器、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，其中叫、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=o,t=0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端1__==o<3vcc,比较器Al输出为高电平,A2输出为低电平，即RD二1,SD二0（1表示高电位，0表示低电位），R-S触发器置1,定时器输出u=1此时Q=0，定时器内部01放电三极管截止，电源经，向电容C充电，逐渐升咼。当上升到斤V时，输出由o翻转为3cc1,这时RD=S=1,R-S触发顺保持状态不变。所以0<t<期间，定时器输出为高电平DD1。2__t=t时刻，上升到了V,比较器的输出由1变为o,这时RD=0,S=1,R一S触13ccDD发器复o,定时器输出u=0。0t<t<t期间，Q=1，放电三极管T导通，电容C通过放电。按指数规律下降，当122__u<V时比较器输出由o变为1,R—S触发器的RD二S=1,Q的状态不变，的状c3ccDD态仍为低电平。1__t二t时刻，下降到万，比较器输出由1变为0,R---S触发器的RD=1,S=0,触23DD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。0通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出u=1，电容放电时，u=0，电容不00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、振荡周期由图(D)可知，振荡周期T=T+T。为电容充电时间，为电容放电时间。12充电时间T二(R+R)CIn2=0.7(R+R)C11212放电时间T二RCIn2u0.7RC222矩形波的振荡周期T=T+T=In2(R+2R)Cu0.7(R+2R)C121212因此改变、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)(周期T),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比TTR+Rq=-+=1——=―i a。TT+TR+2R1212二、实验1、实验目的初步了解集成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5K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 ・ ! !SdQ电压表测量555定时器的特性电压表按右(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=3V⑶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U0相应值⑷同(3)测量U小于2V

时相应的Utl、U0值（5）调节电源2使大于IV或小于IV,同时改变口护值，观察U0的变化，记录相应数据TH 0（注：Uth、Utt电压不能调得过大应不大于4V,以免烧坏集成块）TH、TL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电位器的电阻，改变输出波形参数并判断、阻值与波形的关系3） 记录下一组波形参数（、、T、f、、），同时绘制所观察到的波形，最后关掉电源，用万用表电阻挡测量此时、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、（1）555定时器的特性（数据如下表1）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⑵中VTL、VTH与U0的关系。U(V)THU(V)TL(V)>2V大小0.985由0.040V突变为1.20V小大0.980由0.35V突变为0.043V<2V大小0.975由0.35V突变为1.24V小大1.000由1.26V突变为0.041V低电位U在0.5V到4V之间改变TH>1V保持原来的0.035V左右高电位U在0.5V到4V之间改变TH保持原来的1.41V左右低电位U在0.5V到4V之间改变TH<1V保持原来的0.041V左右高电位U在0.5V到4V之间改变TH保持原来的1.26V左右表1）

UTHUTL>3v3cc>3V3cc低电位>3V3cc<3V3cc高电位<3v3cc>3V3cc保持原状态不变<3v3cc>3V3cc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T1==370.5T2==249.0T=T1+T2=619.5f=1.605KHU=2.44VU=2VR=1.25K00c1=0.1V=1VR=2.36K02由上原理中的周期公式计算理论周期和频率：已知：C=0.15UFR1=1.25K0R2=2.36K0T=0.7(R+R)C=379.1112T二0.7RC=247.822T=T+T=626.9T二0.7RC=247.82212£1f二=1.595KH0T Z得出实验频率的相对误差厂 If-fIE= a100%=0.6%rf0实验得出的波形如右图(F)：输出矩形波的占空比R+R—1 2-R+2