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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

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IP屬地：廣東 上傳時間：2022-07-21 格式：PPT 頁數(shù)：41 大小：561KB 積分：20 舉報 版權(quán)申訴

1、555時基電路和石英晶體多詣?wù)袷幤鞲攀?項目一 定時器 項目二 施密特觸發(fā)器 項目三 多詣?wù)袷幤?項目一 定時器 555時基電路是一種將模擬電路和數(shù)字電路巧妙地結(jié)合在一起的數(shù)模混合集成電路。它具有價格低、控制能力強(qiáng)、運用靈活等特點，只需外接若干電阻、電容等元器件，就能構(gòu)成定時器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路，完成脈沖信號的產(chǎn)生、定時、整形等功能。555集成電路有TTL和CMOS兩種類型。 在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到時間控制問題，如電動機(jī)的延時啟動和延時停止等，以555集成電路芯片為核心構(gòu)成的時間繼電器在電氣控制設(shè)備中應(yīng)用十分廣泛。（一）555集成電路的結(jié)構(gòu)555集成電路芯片多采用雙列直插式封裝，

2、其邏輯符號和管腳排列如圖5-1所示。圖5-1 555集成電路邏輯符號和管腳排列2555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5-2所示，它由電阻分壓器、比較器、RS觸發(fā)器、放電電路和輸出級單元電路組成。圖5-2 555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（二）555集成電路工作原理表5-1555時基電路功能表低觸發(fā)端TRI高觸發(fā)端THR復(fù)位端RST放電端DIS輸出端OUT0導(dǎo)通01/3 VCC2/3 VCC1保持原態(tài)保持原態(tài)1/3 VCC2/3 VCC1截止12/3 VCC1截止11/3 VCC2/3 VCC1導(dǎo)通0（三）555構(gòu)成延時接通時間控制器 所謂延時接通，是指電路通電后需要延遲一定時間繼電器

3、才開始動作的電路，用555集成電路構(gòu)成的延時接通控制器如圖5-3（a）所示。 圖5-3 555延時接通時間控制器電路的工作原理為：當(dāng)接通電源時，由于電容器兩端的電壓不能突變，低電平觸發(fā)端2腳為低電平，由555集成電路的工作原理可知，輸出端3腳為高電平，繼電器J無工作電壓，其常開觸點不會閉合，負(fù)載不工作。此時，電源通過電位器RP和電阻器R1對電容器C充電，電容器兩端的電壓逐漸增加，當(dāng)電容器兩端的電壓大于1/3VCC而低于2/3VCC時，輸出端3腳保持高電平不變，當(dāng)電容電壓大于2/3VCC時，高電平觸發(fā)端6腳為高電平，輸出端3腳為低電平，繼電器J線圈獲得電壓約為12V，J動作后其常開觸點閉合，控制

4、負(fù)載通電工作。延時時間tW的長短與電容器的充電過程的快慢有關(guān)，可按下式計算：（四）555構(gòu)成延時斷開時間控制器圖5-4 555延時斷開時間控制器 （一）仿真實驗 555定時器電路測試圖5-5 555定時器仿真測試電路 操作步驟如下。 （1）從混合元器件庫中拖出555集成電路。（2）從電源庫中拖出電源VCC、接地，并將電源的值改為12V。（3）從顯示器材庫中拖出直流電壓表。（4）從基本元器件庫中拖出一個電阻器，將阻值改為20k。（5）從基本元器件庫中拖出兩個電容器，并將它們的值改為22F和。（6）按圖5-5所示連接電路。（7）按下仿真開關(guān)，觀察電壓表的指示情況。延時開始時，電壓表的讀數(shù)為0V，延

5、時結(jié)束時電壓表的讀數(shù)為12V。 （二）實驗 555定時器電路測試圖5-6 555定時器實驗電路4操作步驟（1）用數(shù)字萬用表歐姆擋檢查電阻的阻值是否符合要求。（2）將555集成電路插入集成電路插座上，按圖5-6所示連接電路。（3）關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，將+9V電壓接到555集成電路8腳和4腳，將電源負(fù)極接到555集成電路的1腳。（4）接通電源開關(guān)進(jìn)行測試。（5）用數(shù)字萬用表直流電壓擋，測量555集成電路輸出端3腳與地之間的電壓，電壓值應(yīng)接近9V。（6）測量實際延時時間。當(dāng)輸出端3腳與地之間的電壓值約為0V時，說明延時時間到，將實際延時時間填入表5-2中。（7）改變電阻器的阻值，重新測試延時時間。

6、項目二 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它有兩個顯著的特點：一是輸入信號上升和下降過程中，引起輸出信號狀態(tài)變換的輸入電平是不同的；二是輸出電壓波形的邊沿很徒，可以得到比較理想的矩形脈沖?；谝陨蟽蓚€特點，施密特觸發(fā)器在信號的變換、整形、幅度鑒別以及自動控制方面得到了廣泛應(yīng)用。（一）施密特觸發(fā)器的電壓轉(zhuǎn)移特性圖5-7 施密特觸發(fā)器的電壓轉(zhuǎn)移特性 輸出由高電壓轉(zhuǎn)換為低電壓的臨界輸入電壓稱為上閾值電壓，又叫做上門檻電壓U+；輸出由低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓的臨界輸入電壓稱為下閾值電壓，又叫做下門檻電壓U。 （二）555集成電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器圖5-8 555集成電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 若輸入

7、信號ui是一個三角波，由555集成電路的工作原理可知，當(dāng)外加電壓ui增加到大于2/3 VCC時，2腳和6腳為高電平，3腳由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當(dāng)外加電壓ui下降到小于1/3 VCC時，2腳和6腳為低電平，3腳從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。其上門檻電壓U+為2/3 VCC，下門檻電壓U為1/3 VCC，回差電壓等于2/3 VCC1/3VCC1/3VCC。 利用施密特觸發(fā)器很容易把非矩形波的輸入信號變換為矩形脈沖信號。由圖5-8（b）可以看出，當(dāng)輸入電壓ui為三角波時，只要三角波的幅度高于施密特觸發(fā)器的上門檻電壓U+，就可以在輸出端得到矩形脈沖。（三）555集成電路構(gòu)成的門檻電壓可調(diào)的施密特觸發(fā)器圖5-9

8、555構(gòu)成的門檻電壓可調(diào)的施密特觸發(fā)器 上門檻電壓U+為穩(wěn)壓二極管的輸出電壓VS，下門檻電壓U為1/2 VS，回差電壓等于VS1/2VS1/2VS。 7腳能輸出一列與uo波形同相的矩形波，但它的幅度卻是VCC，而不是VCC，因此，實現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)移的功能。 （四）應(yīng)用舉例TTL邏輯電壓檢測器圖5-10 TTL邏輯電壓檢測器 當(dāng)檢測點為低電平時，輸出端3腳輸出高電平，綠色發(fā)光管亮；當(dāng)檢測點為高電平時，輸出端3腳輸出低電平，紅色發(fā)光管亮。 （一）仿真實驗1 測試施密特觸發(fā)器的回差電壓圖5-11 施密特觸發(fā)器的回差電壓測試電路 操作步驟如下。（1）從混合元器件庫中拖出555集成電路。（2）從電源庫中拖出

9、直流電源VCC和接地，并將電源的值改為9V。（3）從基本元器件庫中拖出電位器，將阻值變化率由5%改為1%，定義鍵名為A。（4）從顯示器材庫中拖出電壓表和邏輯指示燈。（5）連接電路后按下仿真開關(guān)進(jìn)行測試。（6）按下A鍵或Shift+A組合鍵，調(diào)整電位器的阻值。從電壓表的讀數(shù)可以看出，當(dāng)電壓小于3V時，輸出端3腳輸出高電平，指示燈亮；當(dāng)電壓大于6V時，輸出端3腳輸出低電平，指示燈滅。電路的回差電壓為6V3V=3V。 （二）仿真實驗2 施密特觸發(fā)器波形轉(zhuǎn)換圖5-12 施密特觸發(fā)器波形轉(zhuǎn)換電路 操作步驟如下。（1）從混合元器件庫中拖出555集成電路。（2）從電源庫中拖出直流電源VCC和接地，并將電源電

10、壓改為9V。（3）從儀表欄中拖出信號發(fā)生器，選擇輸出信號為三角波，電壓設(shè)為9V，頻率設(shè)為50Hz。（4）從儀表欄中拖出雙蹤示波器，通道A接555低電平觸發(fā)端2腳和高電平觸發(fā)端6腳，通道B接555輸出端3腳。（5）連接電路后按下仿真開關(guān)進(jìn)行測試。（6）雙蹤示波器顯示波形如圖5-13所示，可以看出，已將輸入的三角波轉(zhuǎn)換成矩形波，完成了波形變換。 圖5-13 三角波轉(zhuǎn)換成矩形波 （7）將信號發(fā)生器的輸出信號改為正弦波，則該電路能將正弦波變換為矩形波，如圖5-14所示。圖5-14 正弦波轉(zhuǎn)換成矩形波 （三）實驗 測試施密特觸發(fā)器的回差電壓圖5-15 施密特觸發(fā)器回差電壓實驗電路 4操作步驟（1）按圖5

11、-15所示連接電路，關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，將集成電路塊555插入集成電路插座上。（2）將+9V電壓接到555集成電路的4腳和8腳，將電源負(fù)極接到555集成電路的1腳。（3）將電容器接到555集成電路的5腳和地之間。（4）電位器接到電源和地之間，中間抽頭接到555集成電路的6腳和2腳。（5）將發(fā)光二極管和R1接在555集成電路的輸出腳3腳和1腳。（6）打開直流穩(wěn)壓電源的開關(guān)，用萬用表的直流電壓擋測量555集成電路的6腳和2腳對地電壓，改變電位器電阻的大小，觀察發(fā)光二極管的發(fā)光情況，分別記錄二極管由發(fā)光到不發(fā)光轉(zhuǎn)變時刻電壓表的讀數(shù)（上門檻電壓）和二極管由不發(fā)光到發(fā)光轉(zhuǎn)變時刻電壓表的讀數(shù)（下門檻電壓

12、），從而計算出電路的回差電壓，將結(jié)果填入表5-3中。 項目三 多詣?wù)袷幤?在數(shù)字電路中，時鐘脈沖信號起著重要的同步作用，而獲得脈沖的方法一般有兩種，一種是利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生脈沖波形，另一種是利用整形電路，把已有的波形變換成所需要的波形。 555集成電路在脈沖波形的產(chǎn)生和整形中應(yīng)用十分廣泛，一般情況下，可利用555集成電路構(gòu)成脈沖振蕩器，來產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 如果對脈沖信號的頻率精確度要求比較嚴(yán)格，可采用石英晶體多諧振蕩器。利用石英晶體產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻信號，經(jīng)過分頻后得到頻率精確度很高的時鐘脈沖信號，如在計時電路中，常需要精確度很高的秒脈沖信號。 （一）555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器圖5-17

13、 555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器及波形圖 （二）555集成電路構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器圖5-18555集成電路構(gòu)成的占空比可調(diào)的多諧振蕩器 電路增加了兩個二極管VD1和VD2，使電容器C的充電回路和放電回路分開。從圖5-18中可以看出，C的充電回路是VCCRAVD1C地（放電管VT截止），C的放電回路是CVD2RBVT地（放電管VT導(dǎo)通）。輸出波形與圖5-17（b）近似，但波形寬度可調(diào)。（三）石英晶體多諧振蕩器 石英晶體具有如圖5-19所示的阻抗頻率特性，圖中f0是石英晶體固有的串聯(lián)諧振頻率?？梢钥闯觯?dāng)外加頻率f f0時，石英晶體呈現(xiàn)電容性；當(dāng)外加頻率f = f0時，電抗X=0，石英晶體

14、呈現(xiàn)電阻性，此時信號最容易通過；當(dāng)外加頻率f略大于f0時，石英晶體呈現(xiàn)電感性；當(dāng)外加頻率f遠(yuǎn)大于f0時，石英晶體呈現(xiàn)電容性。圖5-19 石英晶體的阻抗特性 圖5-20所示為由門電路和石英晶體構(gòu)成的多諧振蕩器，它由兩個非門、一個電阻構(gòu)成放大環(huán)節(jié)，石英晶體構(gòu)成正反饋環(huán)節(jié)。 圖5-20 石英晶體振蕩器一 石英晶體跨接在第2個門的輸出端與第1個門的輸入端之間，對于頻率為f0的信號分量，晶體呈串聯(lián)諧振狀態(tài)，其等效阻抗很小且為純阻性，因而形成正反饋，使電路起振。振蕩頻率完全取決于石英晶體固有的串聯(lián)諧振頻率f0，而與電路的參數(shù)無關(guān)。 圖5-21 石英晶體振蕩電路二 圖5-21所示為石英晶體振蕩器的另一種電路

15、，其中CMOS反相器F1、石英晶體X、電阻器R、微調(diào)電容器C1和電容器C2構(gòu)成振蕩系統(tǒng)，它僅用一個非門F1，利用石英晶體的附加移相作用，產(chǎn)生正反饋并引起振蕩。振蕩系統(tǒng)的頻率主要由石英晶體決定，C1可以進(jìn)行頻率微調(diào)。CMOS反相器F2對輸出波形進(jìn)行整形，并提高抗干擾能力和帶負(fù)載能力。 石英晶體振蕩器的頻率較高，在實際應(yīng)用時可利用T觸發(fā)器的二分頻功能降低頻率。在圖5-22所示電路中，石英晶體X的振蕩頻率為32 768Hz。如要獲得1Hz的秒脈沖信號，可經(jīng)過多級分頻。經(jīng)過第一級T觸發(fā)器，頻率降為32 768Hz/2=16 384Hz，經(jīng)過第二級T觸發(fā)器，頻率降為16 384Hz/2 = 8 192

16、Hz經(jīng)過15級T觸發(fā)器后輸出為1 Hz秒脈沖信號。圖5-22 15級二分頻電路（一）仿真實驗1 測試555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器圖5-23 555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器仿真測試電路 操作步驟如下。（1）從混合元器件庫中拖出555集成電路。（2）從電源庫中拖出直流電源VCC和接地，并將電源值設(shè)置為9V。（3）從基本元器件庫中拖出電阻器和電容器，并修改標(biāo)稱數(shù)值。（4）從儀表欄中拖出雙蹤示波器，A通道接555集成電路的輸出端3腳，觀察輸出矩形波脈沖信號；B通道接555集成電路的2腳和6腳，觀察電容器的充放電波形。（5）連接電路后按下仿真開關(guān)進(jìn)行測試。（6）雙蹤示波器顯示波形如圖5-24所示，可以看出輸出波形為矩形波。圖5-24 555多諧振蕩器輸出波形圖 （二）仿真實驗2 測