實(shí)驗(yàn)八 555時(shí)基電路

1、實(shí)驗(yàn)八 555時(shí)基電路一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 熟悉555型集成時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn) 2、 掌握555型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用 二、 實(shí)驗(yàn)原理 集成時(shí)基電路稱為集成定時(shí)器，是一種數(shù)字、模擬混合型的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用十分廣泛。 它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了3個(gè)5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的機(jī)構(gòu)與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是7555或 7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時(shí)器。556和

2、7556是 雙定時(shí)器。雙極型的電源電壓Vec=+5V+15V，輸出的最大電流可達(dá)200mA。CMOS型的電源電壓為 +3+18V。 1、 555電路的工作原理 555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開 關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構(gòu)成分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為Vcc和Vcc。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平Vcc時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開關(guān)管導(dǎo)通；并輸入信號(hào)自2腳輸入并

3、低于Vcc時(shí) ，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開關(guān)管截止。 RD是復(fù)位端，當(dāng)RD=0，555輸出低電平。平時(shí)RD端開路或接Vcc。 Vc是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出Vcc作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即 改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01f的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低電阻放電通路。 555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關(guān)的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微

4、秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。 2、 555定時(shí)的典型應(yīng)用 （1） 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖15-2(a)為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)電路由C1、R1、D構(gòu)成，其中D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端F輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng)C1加到2端。并使2端電位瞬時(shí)低于Vcc，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個(gè)暫態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)Vc充電到Vcc時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出V0從高電平返回低電平，放電開關(guān)

5、管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來到作好準(zhǔn)備。波形圖如下圖所示。 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間tW（即為延時(shí)間）決定于外接元件R、C的大小。 tW=1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒到幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端（4腳）接地的方法來中止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。此外尚須用一個(gè)續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢(shì)損壞內(nèi)部功率管。（3） 組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器 電路如下圖所示，它比上圖所示電路增加了一個(gè)位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。D1、D2用來決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（

6、充電時(shí)D1導(dǎo)通，D2截止；放電時(shí)D2導(dǎo)通，D1截止。） 占空比 q=tw1/(tw1+tw2)0.7RAC /0.7C (RA+RB)=RA/(RA+RB) 可見，若取RA=RB電路即可輸出占空比為50%的方波信號(hào)。4）組成占空比連續(xù)可調(diào)并能調(diào)節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器。 電路如圖15-5所示。對(duì)C1充電時(shí)，充電電流通過R1、D1、W2和W1；放電時(shí)通過W1、W2、D2、R2。當(dāng)R1=R2、W2調(diào)至中心點(diǎn)，因充放電時(shí)間基本相等，其占空比約為50%，此時(shí)調(diào)節(jié)W1僅改變頻率，占空比不變。如W2調(diào)至偏離中心點(diǎn)，再調(diào)節(jié)W1，不僅振蕩頻率改變，而且對(duì)占空比也有影響。W1不變，調(diào)節(jié)W2，僅改變占空比，對(duì)頻度無

7、影響。因此，當(dāng)接通電源后，應(yīng)首先調(diào)節(jié)W1使頻率至規(guī)定值，再調(diào)節(jié)W2，以獲得需要的占空比。若頻率調(diào)節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開關(guān)改變C1的值。（5） 組成施密特觸發(fā)器 電路如上圖所示，只要將腳2、6連在一起作為信號(hào)輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。波形圖如下示出了Vs,Vi和Vo的波形圖。 設(shè)被整形變換的電壓為正弦波Vs，其正半波通過二極管D同時(shí)加到555定時(shí)器的2腳和6腳，得Vi為半波整流波形。當(dāng)Vi上升到Vcc時(shí)，從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當(dāng)Vi下降到Vcc時(shí)，Vo又從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。電路的電壓傳輸特性曲線如下圖所示。 加差電壓 V=1/3（Vcc）三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、+5V直流電源 2、雙

8、蹤示波器3、連續(xù)脈沖源 4、單次脈沖源5、音頻信號(hào)源 6、數(shù)字頻率計(jì)7、0-1指示器8、555、2CK13*2電位器、電阻、電容若干四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1） 按圖15-2連線，取R=100K，C=47f輸出接LED電平指示器。輸入Vi信號(hào)由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測(cè) Vi, Vc, Vo波形。測(cè)定幅度與暫穩(wěn)時(shí)間（用手表計(jì)時(shí)）。（2） 將R改為1K，C改為0.1f，輸入端加1KHZ的連續(xù)脈沖，觀測(cè)波形，Vi, Vc, Vo, 測(cè)定幅度及延時(shí)時(shí)間。2、 多諧振蕩器（1） 按圖15-3接線，用雙蹤示波器觀測(cè)Vc與Vo的波形，測(cè)定頻率。（2） 按圖15-4接線，組成占空比為50%的方波信號(hào)發(fā)生器。觀測(cè)Vc, Vo波形，測(cè)定波形參數(shù)。（3） 按圖15-5接線，通過調(diào)節(jié)W1和W2來觀測(cè)輸出波形。3、 施密特觸發(fā)器按圖15-6接線，輸入信號(hào)由音頻信號(hào)源提供，預(yù)先調(diào)節(jié)好Vi的頻率為1KHZ，接通電源，逐漸加大Vs的幅度，觀測(cè)輸出波形，測(cè)繪電壓傳輸特性，算出回差電壓U。4、 利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)制作一只觸摸式開關(guān)定時(shí)控制器，每當(dāng)用手觸摸一次，電路即輸出一個(gè)正脈沖寬度為10S的信號(hào)。試搭出電路并測(cè)試電路功能。5、 模擬聲響電路按圖接線，組成兩處多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使I輸出較低頻率，II為高頻振蕩器，連好線，接通電源，試聽音響效果。調(diào)換外接阻容元件，再試聽音響效