555定时器及其应用

555定时器及其应用一．实验目的1．熟悉555定时器的组成及功能。2．掌握555定时器的基本应用。3．进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。二．实验原理555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。1．555定时器的组成和功能图6—1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。图6—1555定时器组成框图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。一般用5V。3脚：输出端Vo2脚：TL低触发端6脚：TH高触发端4脚：DR是直接清零端。当DR端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当5K5K5K+-TQ&&Q+-AASRV1V21DQVTHTLVRCCVSS1284563712CD该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为CCCCV31,V32的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。表6—1555定时器的功能表清零端DR高触发端TH低触发端TLQn+1放电管T功能0××0导通直接清零1CCV32CCV310导通置01CCV32CCV311截止置11CCV32CCV31Qn不变保持2．5555定时器的应用1）构成多谐振荡器用555定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图6—2所示（a）多谐振荡器电路（b）工作波形图6—2多谐振荡器电路和工作波形接通电源后，假定OV是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—C—地，CV按指数规律上升，当CV上升到CCV32时（TH、TL端电平大于CCV32），输出OV翻转为低电平。OV是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，CV按指数规律下降，当CV下降到CCV31时（TH、TL端电平小于CCV31），OV输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得R2R1C0.01uF48763152VCCvOvC555tVOVCVOHVOLtVCC3213VCCOOTTPHTPLC10.1uF10K1KTHTL5VttttPHPL2121PHR2RRRTtD++==输出高电平时间C)RR(7.0t21PH+=输出低电平时间CR7.0t2PL=振荡周期C)R2R(7.0ttT21PLPH+=+=输出方波的占空比2）构成单稳态触发电路用555定时器构成的单稳态触发电路和工作波形如图6—3示（a）单稳态触发电路（b）工作波形图6—3单稳触发电路和工作波形接通电源后，未加负脉冲，CCV31Vi，而C充电，CV上升，当CCV32CV时，电路OV输出为低电平，放电管T导通，C快速放电，CV使=0。这样，在加负脉冲前，OV为低电平，CV=0，这是电路的稳态。在t=t0时刻Vi负跳变（TL端电平小于CCV31），而CV=0（TH端电平小于CCV32），所以输出OV翻为高电平，T截止，C充电。CV按指数规律上升。t=t1时，Vi负脉冲消失。t=t2时CV上升到CCV32（此时TH端电平大于CCV32，TL端电平大于CCV31），OV又自动翻为低电平。在20t~t这段时间电路处于暂稳态。tt2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：输出正脉冲宽度tW=1.1RC注意：图6—3（a）电路只能用窄负脉冲触发，即触发脉冲宽度ti必须小于tW三．实验内容和实验线路1．用555定时器构成多谐振荡器1）连接如图6—2（a）示多谐振荡器电路。RC0.01uF48763152VCCVOVC555ViVVOVVCCVOVOHOLVTWtttOOiiHCTit0t1t2THTLtiwt322）用示波器观察、记录输出电压OV和电容上电压CV的波形，测出VOH、VOL、VC1（峰点值）、VC2（谷点值）及周期T的数值，且算出T的理论值，与实测值相比较。2．用555定时器构成一个占空比可调（周期不变）的方波发生器1）连接好图6—4示占空比可调的方波发生器电路。图6-4占空比可调的方波发生器电路2）调节RP，观察占空比的变化，用示波器观察OV、CV的波形。3）在RP活动头分别移至两端的情况下，测出输出OV的T、tPH、tPL计算出占空比。3．用555定时器构成单稳态触发电路1）按图6—5连接好电路。当触发器脉冲宽度ti大于单稳态触发电路输出脉冲宽度tw时，应如图中所示接入R1、C1微分，使555定时器2脚输入负脉冲为窄脉冲。图6-5单稳态触发器电路C20.01uF48763152VCCVOVC555ViC0.1uFR5.1KC11000PR1100Kti5VV2R2R1C20.01uF48763152VDDVOVC555D2D1R10K100K10KC10.01uFp+5V2）Vi接连续脉冲f=512HZ，用示波器观察、记录Vi、V2、VC及VO的波形（以Vi为触发信号），测出VO的脉冲宽度tW，且与理论值相比较。4.设计一个用555定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为1ms，占空比为5%。四．预习要求1．搞清555定时器的功能和应用2．理论计算出实验内容1多谐振荡器的输出方波的周期T3．理论计算实验内容3中2）输出脉冲宽度tW。4．搞清图6—5中R1、C1微分电路的作用。Vi为连续脉冲，对应地分析、画出V2的波形。五．思考题1．用两片555定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为1KHZ，发音时间约为0.5S，间歇时间约为0.5S。2．图6—4电路中指出电容C充电途径、放电途径。写出振荡周期T和占空比表达式。理论计算出实验内容2、3两种情况下的占空比。3．图6—5中，设微分电路的输入连续脉冲周期为Ti，R1、C1的参数应如何选择？4．实验内容3中，如果不采用R1、C1微分电路，即Vi直接接至定时器的2脚，是否还能得到原来脉冲宽度tw的输出脉冲。六．实验仪器与器材1．电子技术实验箱MS-ⅢA型1台2．直流电源（+5V）DS-2B-12型1台3．示波器5020B型1台4．万用表MF-47型1只5．555定时器1只