555定时器及其应用

     555定时器及其应用

 

一．实验目的

1．  熟悉555定时器的组成及功能。

2．  掌握555定时器的基本应用。

3．  进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。

 

二．实验原理

555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。

1．  555定时器的组成和功能

图6—1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A₁、A₂，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图6—1    555定时器组成框图

 

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端V_SS或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源V_CC，双极型时基电路V_CC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路V_CC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

3脚：输出端Vo

2脚：低触发端

6脚：TH高触发端

4脚：是直接清零端。当端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：V_C为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A₁、A₂基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

表6—1    555定时器的功能表

 

2．  5555定时器的应用

1）构成多谐振荡器

用555定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图6—2所示

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

（a）多谐振荡器电路                                 （b）工作波形

 

图6—2   多谐振荡器电路和工作波形

 

接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是V_CC—R₁—R₂—

C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R₂—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得

输出高电平时间 

输出低电平时间 

振荡周期  

输出方波的占空比 

 

 

2）构成单稳态触发电路

用555定时器构成的单稳态触发电路和工作波形如图6—3示

 

（a）单稳态触发电路                         （b）工作波形

图6—3     单稳触发电路和工作波形

接通电源后，未加负脉冲，，而C充电，上升，当时，电路输出为低电平，放电管T导通，C快速放电，使 = 0。这样，在加负脉冲前，为低电平，= 0，这是电路的稳态。在t = t₀时刻负跳变（端电平小于），而 = 0（TH端电平小于），所以输出翻为高电平，T截止，C充电。按指数规律上升。t = t₁时，负脉冲消失。t = t₂时上升到（此时TH端电平大于，端电平大于），又自动翻为低电平。在这段时间电路处于暂稳态。t > t₂，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：

输出正脉冲宽度 t_W = 1.1RC

注意：图6—3（a）电路只能用窄负脉冲触发，即触发脉冲宽度t_i必须小于t_W

 

三．实验内容和实验线路

1．用555定时器构成多谐振荡器

1）连接如图6—2（a）示多谐振荡器电路。

2）用示波器观察、记录输出电压和电容上电压的波形，测出V_OH、V_OL、V_C1（峰点值）、V_C2（谷点值）及周期T的数值，且算出T的理论值，与实测值相比较。

 

2．用555定时器构成一个占空比可调（周期不变）的方波发生器

1）连接好图6—4示占空比可调的方波发生器电路。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图  6-4占空比可调的方波发生器电路

2）调节R_P，观察占空比的变化，用示波器观察、的波形。

3）在R_P活动头分别移至两端的情况下，测出输出的T、t_PH、t_PL计算出占空比。

 

3．用555定时器构成单稳态触发电路

1）按图6—5连接好电路。当触发器脉冲宽度t_i大于单稳态触发电路输出脉冲宽度t_w时，应如图中所示接入R₁、C₁微分 ，使555定时器2脚输入负脉冲为窄脉冲。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图   6-5单稳态触发器电路

2）Vi接连续脉冲f = 512HZ，用示波器观察、记录Vi、V₂、V_C及V_O的波形（以Vi为触发信号），测出V_O的脉冲宽度t_W，且与理论值相比较。

 

4.设计一个用555定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为1ms，占空比为5%。

 

四．预习要求

1．搞清555定时器的功能和应用

2．理论计算出实验内容1多谐振荡器的输出方波的周期T

3．理论计算实验内容3 中2）输出脉冲宽度t_W。

4．搞清图6—5中R₁、C₁微分电路的作用。V_i为连续脉冲，对应地分析、画出V₂的波形。

 

五．思考题

1．用两片555定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为1KHZ，发音时间约为0.5S，间歇时间约为0.5S。

2．图6—4电路中指出电容C充电途径、放电途径。写出振荡周期T和占空比表达式。理论计算出实验内容2、3两种情况下的占空比。

3．图6—5中，设微分电路的输入连续脉冲周期为T_i，R₁、C₁的参数应如何选择？

4．实验内容3中，如果不采用R₁、C₁微分电路，即V_i直接接至定时器的2脚，是否还能得到原来脉冲宽度t_w的输出脉冲。

 

六．实验仪器与器材

1．电子技术实验箱 MS-ⅢA型                          1台

2．直流电源（+5V）DS-2B-12型                        1台

3．示波器 5020B型                                    1台

4．万用表 MF-47型                                    1只

5．555定时器                                         1只