任务3 555集成定时器产生矩形脉冲信号

数字电路实训指导（含实训工单）职业教育电子信息类专业产教融合新形态教材任务三

555集成定时器产生矩形脉冲信号数字电子技术实验学习目标与工作任务学习目标掌握555集成定时器的结构、工作原理及特点。掌握单稳态触发器、多谐振荡器及其产生的矩形脉冲。掌握施密特触发器及其产生的矩形脉冲。工作任务掌握三种矩形脉冲信号产生电路的测试技能。应用仿真软件搭建电路并进行验证。应用嘉立创EDA软件绘制印制电路板图。通过理论学习、仿真验证与实践操作，全面掌握555定时器的应用。基础知识：555集成定时器内部结构简介555集成定时器是一种模拟与数字功能相结合的中规模集成电路，其名字来源于内部三个串联的5kΩ电阻。分压器三个5kΩ电阻分压，提供(2/3)VCC和(1/3)VCC参考电压。电压比较器(A1,A2)监控TH(6脚)和TR(2脚)输入，输出高低电平控制触发器。基本RS触发器由比较器输出控制状态，Q端决定放电管和最终输出。放电开关管(VT)控制DIS(7脚)外接电容的充放电通路。图4-3-1555集成定时器的引脚排列及内部电路框图555定时器引脚功能详解引脚号引脚名称功能说明1GND接地端，电源负极。2TR(Trigger)低电平触发输入端。当输入电压低于1/3VCC时，触发器置1，输出高电平。3OUT(Output)输出端。可输出高低电平，最大灌拉电流200mA，可直接驱动LED、继电器等。4RESET复位端（低电平有效）。正常工作时应接高电平（VCC）。5CONT(Control)控制电压端。不用时通常通过0.01μF电容接地，以稳定基准电压。6TH(Threshold)高电平触发输入端（阈值端）。当输入高于2/3VCC时，触发器置0，输出低电平。7DIS(Discharge)放电端。为外接电容提供放电通路。8VCC电源正极。电压范围通常为4.5V~15V(双极型)。核心记忆6脚(TH):上限(2/3VCC)，超则复位。2脚(TR):下限(1/3VCC)，低则置位。4脚(RESET):老大，低电平强制复位。应用一：555构成单稳态触发器电路结构由555定时器、定时电阻R和电容C构成，触发信号通过电容耦合至2脚。工作原理1.稳态：输出低电平，电容放电至0V。2.触发：负脉冲触发，输出变高，电容充电。3.返回：电容电压达2/3VCC，输出自动返回低电平。性能参数输出脉冲宽度:tw=1.1RC图4-3-2由555集成定时器构成的单稳态触发器电路应用二：555构成多谐振荡器(1/2)电路结构由555定时器、RC充放电网络（R1,R2,C）构成，核心是将6脚(TH)和2脚(TR)短接。工作原理上电启动：电容C电压为0，OUT置高，C开始充电。充电阶段：C电压升至2/3VCC，OUT置低，C开始放电。放电阶段：C电压降至1/3VCC，OUT置高，循环振荡。性能参数振荡周期t

t=tw1+tw2图4-3-3由555集成定时器构成的多谐振荡器电路振荡周期tW1

tw1=0.7（R1+R2）C振荡周期tW2

tw2=0.7R2C应用二：555构成多谐振荡器(2/2)由555集成定时器构成的占空比可调的多谐振荡器电路如图4-3-4所示，它比图4-3-3所示的多谐振荡器电路增加了一个电位器和两个导引晶体二极管VD1、VD2。VD1、VD2用来决定电容充放电电流流经电阻的途径（充电时，VD1导通，VD2截止；放电时，VD2导通，VD1截止）。性能参数

图4-3-4由555集成定时器构成的占空比可调的多谐振荡器电路占空比为应用三：555构成施密特触发器电路结构将6脚(TH)与2脚(TR)短接作为信号输入端，7脚(DIS)悬空或通过小电阻接VCC，电路极其简洁。工作原理信号上升：高于2/3VCC时，输出置0(低电平)。信号下降：低于1/3VCC时，输出置1(高电平)。性能参数回差电压图4-3-6由555集成定时器构成的施密特触发器电路

核心优势：强大的抗干扰能力，波形整形图4-3-7us、ui和uo的波形图技能训练：实验内容与器材实验内容搭建并测试由555定时器构成的单稳态触发器。搭建并测试由555定时器构成的多谐振荡器。搭建并测试由555定时器构成的施密特触发器。应用仿真软件搭建电路并验证。应用嘉立创EDA绘制PCB板图。核心器材集成电路:555定时器×1实验板、导线、电阻、电容若干数字示波器(观察和测量脉冲波形)数字信号发生器(产生触发信号)实验步骤一：测试555单稳态触发器实验任务用555定时器搭建单稳态触发器，通过示波器观测并测量其输出脉冲宽度。接线说明电源：正确连接VCC(8脚)和GND(1脚)定时元件：连接RC电路(R=100kΩ,C=0.01µF)触发输入：2脚接入负极性窄脉冲控制与复位：4脚接VCC,5脚经电容接地功能测试三踪观测：同时观察输入、电容电压及输出对比分析：实测值与理论值(tW≈1.1RC)比较图4-3-2由555集成定时器构成的单稳态触发器电路实验步骤二：测试555多谐振荡器任务目标搭建555多谐振荡器，测量并分析其振荡频率与占空比。接线说明电源:8脚(VCC)接5V,1脚(GND)接地。充放电网络:R1,R2,C构成充放电回路。控制与复位:4脚接VCC,5脚通过电容接地。功能测试双踪观测:示波器观察uC与uO波形。测量参数:记录周期T、频率f及占空比q。对比分析:实测值与理论值比较。频率调节:更换RC元件，观察频率变化。图4-3-4由555集成定时器构成的占空比可调的多谐振荡器电路图4-3-3由555集成定时器构成的多谐振荡器电路实验步骤三：测试555施密特触发器接线说明电源：正确连接VCC(8脚)和GND(1脚)。输入：6脚与2脚短接，接入正弦波信号。输出：从3脚观测输出方波。复位/控制：4脚接VCC，5脚通过电容接地。功能测试设置输入：1kHz,10Vp-p正弦波。双踪观测：同时观察输入与输出波形。观察现象：正弦波整形为陡峭方波。测量阈值：估算VT+、VT-及回差电压。测试555施密特触发器图4-3-6由555集成定时器构成的施密特触发器电路

问题探究与总结问题探究在555单稳态触发器中，如果触发脉冲的宽度大于电路的暂稳态时间，会发生什么现象？为什么？在555多谐振荡器中，若要产生占空比为50%的标准方波，对R