555定时器典型应用实验课件

实验十555定时器典型应用实验目的实验原理实验参考电路实验预习要求实验注意事项实验设备与器材实验思考题实验报告要求实验内容和步骤一实验目的熟悉555定时器电路结构、工作原理及特点。掌握555定时器的基本应用。熟悉用示波器测量555定时器的脉冲幅度、周期和脉冲宽度。二实验原理555定时器是由模拟和数字电路相混合构成的集成电路。由于电路中使用了三个5kΩ的电阻，故取名为555电路。，555电路只要外接少量阻容元器件，就可以组成单稳态触发器，多谐振荡器，多种波形发生器等。电路结构简单，性能可靠，使用方便，应用范围很广泛。555电路的内部结构框图和引脚排列图如图5-4-1所示。图5-4-1555定时器内部结构图及引脚排列图图5-4-1555定时器内部结构图及引脚排列图555定时器主要由两个电压比较器(C1和C2)，一个基本RS触发器，一个泄放三极管TD和三个5kΩ电阻构成的分压器组成。与非门G1和G2构成基本RS触发器，输入为复位端，低电平有效。比较器C1和C2的输出Uc1、Uc2为RS触发器的触发信号。若比较器C1（C2）“+”输入端的电位低于“-”输入端电位，即U＋＜U－，则输出UC为低电平(UC=0)，反之输出UC为高电平(UC=1)。比较器C1的参考电压U1＋（VREF1）=Vcc，比较器C2的参考电压U2-(VREF2)=VCC。如果U1＋（VREF1）的外接端CO接固定电压UCO，则U1＋（VREF1）=UCO,U2-(VREF2)=UCO。泄放三极管TD为外接电容提供充、放电回路。反相器G3为输出缓冲反相器，起整形和提高带负载能力的作用。DR323121从图5-4-1的555定时器引脚排列图可以看出，引脚4为复位端；引脚5为电压控制端CO，可以改变比较器C1、C2的上、下参考电位VREF1和VREF2。引脚2为低电平触发端；引脚6为高电平触发端TH；引脚7为TD的集电极开路输出（放电）端DISC。（1）555定时器构成单稳态电路图5-4-2为555定时器构成的单稳态触发器电路，复位端D接高电平VCC。触发信号Ui从低电平触发端TR(——)输入，所以电路在Ui的下降沿触发。三极管TD的集电极输出DISC端通过电阻R接VCC，构成反相器。反相器的输出（DISC端）同时接电容C，555定时器的高电平触发端TH也与DISC端相连，从而构成积分型单稳态触发器。其工作波形如图5-4-3所示。当CO端不外接控制电压时，该单稳触发器的输出脉冲宽度tW为tw=RCln≈1.1RCtW由定时元件R、C参数决定，改变R、C值，可以控制输出波形的宽度。因此，单稳态触发器常用于定时、延迟或整形电路（2）用555定时器构成多谐振荡器图5-4-4是555定时器构成多振荡器电路，高、低电平触发输入TH、TR(——)相连，作为输入。电压控制端CO接0.OlµF电容滤波，D端接高电平。三极管TD集电极上拉电阻RA至电源VCC构成反相器，反相器输出DISC通过RBC积分电路反馈至输入TH、TR(——)，组成自激多谐振荡器。电路没有稳态，也不需外加触发信号，电源通过RA，RB向C充电以及C通过RB向DISC端（7）放电，使电路自动在两个暂稳态之间变化，形成振荡信号输出。可以分析，在电容充电时，电路的暂稳态持续时间为tW1=0.7(RA+RB)C在电容C放电时，暂稳态持续时间为tW2=0.7RBC因此，电路输出矩形脉冲信号的周期为T=tW1+tW2=0.7(RA+2RB)C输出矩形脉冲的占空比为q==可见，通过改变电阻RA，RB和电容C的参数，即可改变振荡信号频率。振荡信号的占空比由RA，RB的参数决定，但无法小于50%。要使多谐振荡器的占空比在50%以下的范围可调，必须使电容的充、放回路互相独立。可以在图5-4-4所示电路上增加一个电位器和两个二极管实现，如图5-4-5所示。TtW1BABA2RRRR三实验参考电路图5-4-2555构成的单稳态触发器电原理图图5-4-4555构成的多谐振荡器电原理图图5-4-5占空比可调多谐振荡器电原理图四实验预习要求复习555定时器的工作原理及基本结构设计用555定时器与外设R、C元件构成单稳态触发器，多谐振荡器电路。熟悉其工作原理及有关参数的计算公式。拟定实验中所需的数据、波形表格。掌握示波器和信号发生器的使用方法。五实验内容和步骤（1）构成单稳态触发器①按图5-4-2连接线路，其中VCC=5V，R由100kΩ电位器和10kΩ电阻串联构成，C为10μF的电解电容。②在不外加输入信号的情况下，用万用表测量输出端Uo，控制端CO的电压UCO及电容C两端电压值UC。③输入信号Ui由单次脉冲源提供，电路的输出Uo接LED电平指示器，调节电位器RW的阻值，观察电路输出有何现象发生。④将电路中的电容C取值由10µF换为0.01µF，输入端Ui施加由函数信号发生器产生1kHZ的脉冲信号，用示波器观察Ui、UC、Uo波形，改变电位器RW的阻值，测量输出脉冲宽度tW的变化范围，并与理论值相比较。（2）构成多谐振荡器①按图5-4-3连接电路，RA为10kΩ电阻，RB由100kΩ电位器和10kΩ电阻串联构成，电容C为10µF的电解电容。②调节电位器RW的阻值，用LED显示输出端Uo的变化情况。③用555定时器设计一个频率为1kHZ的多谐振荡器，给定C＝0.01µF。④按表5-4-1所示改变电路的R、C值，电路输出接示波器，观察输出波形的变化，并将理论值和测量值填入表5-4-1中，对其误差进行分析。参数测量值理论值RCTT3kΩ0.1µF15kΩ0.1µF3kΩ0.033µF表5-4-1555定时器构成多谐振荡器的信号测试(3)占空比可调脉冲信号发生器按图5-4-4连接电路，其中R1=R2=10kΩ，Rw=100kΩ。改变电位器Rw值，组成一个占空比为50％的脉冲信号发生器，用示波器记录输出端Uo波形。切断电源后用万用表测电阻RA和RB的阻值。六实验注意事项在实验过程中，不能在电源接通情况下连接导线和拆装集成芯片及元器件。只有切断电源，才能用万用表测量电阻R值。七实验设备与器材(1)数字逻辑实验箱1台(2)双踪示波器1台(3)信号发生器1台(4)万用电表1台(5)集成芯片5551片(6)电位器（100KΩ）1只(7)电阻（10kΩ）2只(8)电容（10µF、0.1µF、0.033µF各1只八实验思考题555定时器构成的单稳态触发器的脉冲宽度和周期由什么决定？R、C的取值应怎样分配？为什么？若希望单稳态触发器的输入脉宽ti大于tw时，电路应怎样改进？555定时器构成的多谐振荡器，其振荡周期和占空比的改变与哪些因素有关？如何用555定时器构成施密特触发器。九实验报告要求画出实验电路图、简要叙述电路工作原理。记录实验结果，绘制实验波形，与理论值进行比较。对测量的数据进行讨论和误差分析。