實驗五(單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器)

1、年級_班級_學號_姓名_成績_實驗五單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器一、實驗目的1.研究555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能。2.研究由555構(gòu)成的多諧振蕩器的功能。二、實驗器材5V直流電源1個邏輯開關(guān)1個邏輯探頭1個555定時器1個信號發(fā)生器l臺雙蹤示波器l臺電容器1üF、100üF、0.02üF各1個0.01üF2個電阻200k、100K、72k、48k、10 K、5 K、1 K各1個三、實驗準備單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有三個特點:第一,有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài);第二,在外來觸發(fā)脈沖的作用下,能夠從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài):第三,暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后將自動返回穩(wěn)態(tài)而暫穩(wěn)態(tài)的維持時間與觸發(fā)

2、脈沖無關(guān),僅決定于電路本身的參數(shù)。 圖5-1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖5-1電路可用來驗證555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能。圖中TRI為下沿觸發(fā)脈沖輸入端,由時鐘脈沖邏輯開關(guān)CLOCK提供下沿觸發(fā)脈沖。邏輯探頭Output可顯示單穩(wěn)電路的輸出狀態(tài),穩(wěn)態(tài)時Out=0,暫穩(wěn)態(tài)時Out=1。暫穩(wěn)態(tài)的維持時間t w由RC電路的時間常數(shù)來決定,其計算公式為t w1.1RC 圖5-2 555單穩(wěn)電路的時間波形圖5-2為測試555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時間波形的電路。信號發(fā)生器將一系列短周期方波脈沖加到單穩(wěn)電路的下沿觸發(fā)輸入端TRI,示波器將顯示觸發(fā)輸入端TRI和輸出端Out的波形。圖5-3是一個用555定時器連成的多諧振蕩

3、器電路。電路的振蕩頻率用輸出矩形波的占空比由外接元件R A、R B和C1決定。C2為控制輸入端CON的旁路電容,對振蕩頻率沒有什么影響,在有些情況下可以去掉。振蕩頻率f由輸出脈沖的周期求出,即 占空比q為用百分數(shù)表示的多諧振蕩器輸出高電平的時間t2與周期T之比,即 對于圖5-3所示的多諧振蕩電路,在一周內(nèi)輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2、振蕩周期T、振蕩頻率吸占空比q的近似值可由下列公式求出 圖5-3 555多諧振蕩器四、實驗步驟1.在EWB平臺上建立如圖5-1所示的實驗電路,這是一個驗證單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯功能的虛擬實驗電路。邏輯探頭Output檢測單穩(wěn)電路輸出Out的高低電平。邏輯開

4、關(guān)CLOCK為單穩(wěn)電路觸發(fā)輸入端TRI提供下沿觸發(fā)信號,開始時這個邏輯開關(guān)應該接高電平。單擊仿真開關(guān)進行動態(tài)分析,同時按計算機鍵盤上的空格鍵Space兩次,給單穩(wěn)電路觸發(fā)端加上一個下沿觸發(fā)脈沖,測量并記錄單穩(wěn)電路輸出高電平(Out=1,邏輯探頭Output發(fā)紅光的持續(xù)時間tw,tw=12.00s2.根據(jù)電阻值R和電容值C,計算555單穩(wěn)電路輸出高電平的持續(xù)時間t w。tw=1.1RC=0.011ms3.單擊開關(guān)停止仿真。將電阻值改為200k,這時邏輯開關(guān)CLOCk應當接高電平。單擊仿真開關(guān)進行動態(tài)分析,同時連續(xù)按鍵盤上的空格鍵兩次,給單穩(wěn)電路的觸發(fā)端加上一個下沿觸發(fā)信號,測量并記錄單穩(wěn)電路輸出

5、高電平的持續(xù)時間tw, tw=15.00s4.單擊開關(guān)停止仿真。在EWB平臺上建立如圖5-2所示的實驗電路,這是一個用信號發(fā)生器和示波器測量555單穩(wěn)觸發(fā)器時間波形的電路。信號發(fā)生器和示波器按圖設置。5.單擊仿真開關(guān)進行動態(tài)分析。信號發(fā)生器在單穩(wěn)電路的下沿觸發(fā)端TRI加上一系列持續(xù)時間很短的方波信號,示波器則顯示輸入及輸出信號的波形。6.單擊開關(guān)停止仿真。在EWB平臺上建立如圖5-3所示的實驗多諧振蕩器電路,示波器按圖設置。7.測量并記錄輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2及振蕩周期T。t1=0.0000s,t2=2.8748ms,T=2.8748ms8.測量并記錄觸發(fā)電壓的最大值VH及

6、最小值VL。VH=5.0000v,VL=-3.0772v9.根據(jù)步驟7測出的振蕩周期T,計算脈沖頻率f,單位為Hz。f=1/T=1/2.8748ms=347850Hz10.根據(jù)步驟7測出的t1、t2及T,計算占空比q。q= t2/T*100%=111.根據(jù)圖5-3所示的電路中的電阻值RA、RB及電容值C1,計算t1、t2及T。t1=0.7 RB*C1=0.504ms,t2=0.7(RA+RBC1=0.511msT=0.7(RA+2RBC1=1.015ms12.單擊開關(guān)停止仿真。將電阻值RA和RB改為48k。單擊仿真開關(guān)進行動態(tài)分析。等振蕩穩(wěn)定后按計算機鍵盤上的F9鍵暫停仿真。13.測量并記錄輸

7、出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2及周期T。t1=0.0000s,t2=8.6354ms,T=8.6354ms14.根據(jù)步驟13測出的周期T,計算頻率f。f=1/T=1/8.6354ms=1.158Hz15.根據(jù)步驟13測出的t1、t2和T,計算占空比q。q= t2/T*100%=116.根據(jù)新的電阻值RA、RB及新的電容值C1,計算t1、t2和T。t1=0.7 RB*C1=0.336ms,t2=0.7(RA+RBC1=0.672msT=0.7(RA+2RBC1=0.996ms17.單擊開關(guān)停止仿真。將電容值C1改為0.02F。單擊仿真開關(guān)進行動態(tài)分析。等振蕩穩(wěn)定后,按計算機鍵盤上的F9

8、鍵暫停仿真。18.測量并記錄輸出低電平的時間t1,輸出高電子的時間t2和周期T。t1=0.0000s,t2=2.8748ms,T=2.8748ms19.根據(jù)測出的t1、t2和T,計算占空比q。q= t2/T*100%=120.根據(jù)新測出的周期T,計算頻率f。f=1/T=1/2.8748ms=347.85Hz五、思考與分析1.說明555時基電路各個引腳的功能。CO為控制端;OUT為輸出端;R D為直接置0端;V DD接電源;TH為閾值輸入端;TR為觸發(fā)輸入端;DIS輸出脈沖端;GND為接地端。2.步驟1單穩(wěn)電路輸出脈沖寬度t w的測量值與步驟2的計算值比較,情況如何?不同3.圖5-2所示的單穩(wěn)電路是由輸入脈沖信號的上沿觸發(fā)