实验八555定时器及其应用 |
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一、实验预习要求二、实验目的三、实验原理1、555电路的工作原理2、555定时器的典型应用(1) 构成单稳态触发器(2) 组成施密特触发器(3) 构成多谐振荡器(4)组成占空比可调的多谐振荡器(5) 组成占空比连续可调并能调节振荡频率的多谐振荡器
四、实验设备与器件五、实验内容与步骤1、555定时器构成多谐振荡器2、利用555定时器模拟声响电路
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一、实验预习要求
1、复习有关555定时器的工作原理及其应用。 2、拟定实验中所需的数据、表格等。 3、如何用示波器测定施密特触发器的电压传输特性曲线? 4、拟定各次实验的步骤和方法。 二、实验目的1、了解555集成电路的组成结构及工作原理。 2、掌握555集成定时器的典型应用。 3、学会用示波器测量脉冲波形的周期、脉宽及幅值。 三、实验原理集成时基电路又称为集成定时器或555电路,是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路,应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路,由于内部电压标准使用了三个5K电阻,故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类,二者的结构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556;所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556,二者的逻辑功能和引脚排列完全相同,易于互换。555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压VCC=+5V~+15V,输出的最大电流可达200mA,CMOS型的电源电压为+3~+18V。 1、555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图8.1所示。它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关管TD,比较器的参考电压由三只 5KΩ的电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器C1 的同相输入端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为 制电压端(5脚),平时输出 图8.2(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。电路工作原理是,接通电源,设TD处于截止状态,+VCC通过R向C充电,VC按指数规律增长,当VC充电到 触发脉冲的周期T应大于TW才能保证每个负脉冲都起作用。 注:Vi可加单次脉冲,连续按按键,也可加1Hz连续脉冲进行触发。 电路如图8.3,只要将脚2、6连在一起作为信号输入端Vi,即得到施密特触发器。图8.4所示为VS,Vi和VO的波形图。 设被整形变换的电压为正弦波Vs,其正半波通过二极管D同时加到555定时器的2脚和6脚,得Vi为半波整流波形。当Vi上升到 从上述分析可见,施密特触发器可以将缓慢变化的输入波形转换为边沿陡峭的矩形波。同时也看出,在输入信号的上升过程中,输出状态转换时刻对应的输入电平VT+,与输入信号下降过程中,输出状态转换时刻对应的输入电平VT-的值是不同的。它们之间的差值称为“回差”记作VT(即△VT= VT+—VT-)。在本电路中,△VT= VT+—VT-= 图8.6(a)为由555定时器和外接元件R1、R2、C1组成的多谐振荡器,脚2与脚6直接相连。电路工作原理是,电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外加触发信号,接通电源,设三极管TD处于截止状态,+VCC经外接电阻R1、R2向C1充电,当C1上的电压VC上升到
根据上面两式可得输出脉冲的频率 555电路要求R1 与R2 均应大于或等于1KΩ ,但R1+R2应小于或等于3.3MΩ。 外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此这种形式的多谐振荡器应用很广。 电路如图8.7,它比图8.6所示电路增加了一个电位器和两个导引二极管。D1、D2 用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径(充电时D2 导通,D1截止;放电时D1导通,D2 截止)。 占空比 可见,若取RA=RB 电路即可输出占空比为50%的方波信号。 (5) 组成占空比连续可调并能调节振荡频率的多谐振荡器电路如图8.8所示。对C1充电时,充电电流通过R1、D1、RW2和RW1;放电时通过RW1、RW2、D2、R2。当R1=R2、RW2调至中心点,因充放电时间基本相等,其占空比约为50%,此时调节RW1 仅改变频率,占空比不变。如RW2调至偏离中心点,再调节RW1,不仅振荡频率改变,而且对占空比也有影响。RW1不变,调节RW2,仅改变占空比,对频率无影响。因此,当接通电源后,应首先调节RW1使频率至规定值,再调节RW2,以获得需要的占空比。若频率调节的范围比较大,还可以用波段开关改变C1 的值。 电路如图8.8所示。对C1充电时,充电电流通过R1、D1、RW2和RW1;放电时通过RW1、RW2、D2、R2。当R1=R2、RW2调至中心点,因充放电时间基本相等,其占空比约为50%,此时调节RW1 仅改变频率,占空比不变。如果RW2调至偏离中心点某位置,再调节RW1,不仅振荡频率改变,而且对占空比也有影响。若RW1不变,调节RW2,仅改变占空比,对频率无影响。因此,当接通电源后,应首先调节RW1使频率至规定值,再调节RW2,以获得需要的占空比。若频率调节的范围比较大,还可以用波段开关改变C1 的值。 四、实验设备与器件1、TH-SZ型数字系统设计实验箱; 2、双踪示波器、信号发生器; 3、NE555×1、2CK13×2; 4、电位器、电阻、电容、插接线若干。 五、实验内容与步骤 1、555定时器构成多谐振荡器(1) 按图8.6接线,用双踪示波器观测VC与VO的波形,并测量输出频率。 (2) 按图8.7接线,组成占空比为50%的方波信号发生器。观测VC与VO波形,测定波形参数。 (3) 按图8.87接线,通过调节RW1和RW2来观测输出波形。 1.电路仿真: 2.波形图: 按图8.9接线,组成两个多谐振荡器,调节定时元件,使I输出较低频率,II输出较高频率,连好线,接通电源,试听音响效果。调换外界阻容元件,再试听影响效果。 1、写出实验电路的设计过程和电路方案,简述各电路的工作原理。 2、绘出详细的实验电路图,定量绘出观测到的波形,要求按时间坐标对齐,并标注出波形的周期、脉宽和幅度等。 3、写出各电路调节参数的数值,并进行分析、总结实验结果。 更多相关文章点这里哦数字电子技术基础(全套实验手册及仿真工艺实习) 通信工程(信息类,电子类,电气工程,自动化,计算机,软件工程,机电,等相关专业)全套学习指导 答疑资料qq群:1007576722 |
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