NE555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器

1、NE555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器、原理1、555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（A）及管腳排列如圖（B）所示。它由分壓器、比較器、基本 R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個 5K"的2等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器A、a2提供參考電壓，比較器 A的參考電壓為Vc，31加在同相輸入端，比較器A的參考電壓為乂加在反相輸入端。比較器由兩個結(jié)構(gòu)相同3的集成運放 a、A組成。高電平觸發(fā)信號加在 A的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓 比較后，其結(jié)果作為基本R-S觸發(fā)器Rd端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在A的同相輸入端，與反

2、相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器SD端的輸入信號。基本r-s觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器A、A的輸出端控制。2、多諧振蕩器工作原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖 （C）所示，其中Ri、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖（D）所示。KuR2設(shè)電容的初始電壓 Uc = 0, t=o時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸1 _發(fā)端VTH = VTL = 0 < v cc，比較器A 1輸出為高電平，A 2輸出為低電平，即 Rd =1 ,3Sd =0（ 1表示高電位，0表示低電位），R -'S觸發(fā)器置1,定時器輸出u0 = 1此時Q = 0 ,定時器內(nèi)部放電三極

3、管截止，電源Vcc經(jīng)R , R2向電容C充電，Uc逐漸升高。當Uc上升到1 _ _Vcc時，A?輸出由0翻轉(zhuǎn)為1,這時Rd = Sd = 1 , R - S觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t< t|3期間，定時器輸出U0為高電平1。2 _ _t =1時刻，uc上升到一Vcc,比較器A的輸出由1變?yōu)?,這時Rd = 0 , Sd = 1 , R-S3觸發(fā)器復0,定時器輸出u0 = 0。t1 : t：t2期間，Q=1，放電三極管T導通，電容C通過 R,放電。uc按指數(shù)規(guī)律下降，2 _ _當Uc £ Vcc時比較器A輸出由0變?yōu)? ,RS觸發(fā)器的Rd=Sd=1 ,Q的狀態(tài)不變，3U

4、0的狀態(tài)仍為低電平。1 _t =t2時刻，uc下降到一 乂c,比較器 A輸出由1變?yōu)?, R-S觸發(fā)器的RD =1,3Sd =0，觸發(fā)器處于1,定時器輸出U。=1。此時電源再次向電容 C放電，重復上述過程。通過上述分析可知，電容充電時，定時器輸出U0 = 1，電容放電時，U0 = 0，電容不斷地進行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號輸入，卻能輸出矩形波, 其實質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?、振湯周期由圖(D)可知，振蕩周期T = T1 T2。T1為電容充電時間，T2為電容放電時間。充電時間 1； =(R R2)CI n2：0.7(R R2)C放電時間 E =R2C

5、In2、0.7R2C矩形波的振蕩周期 T =T, +T2 =1 n2(R +2R2)C 趾 0.7(R+2R2)C因此改變R,、R,和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個參數(shù)：占空比q, q=(脈寬tw )/ (周期T), tw指輸出一個周期內(nèi)高電平所占的時間。圖( C)所示電路輸出矩形波的占空R R2R； 2R2、實驗1實驗目的(1) 初步了解集成555定時器的基本原理。(2)掌握學會使用雙蹤示波器。(3 )測量多諧振蕩器輸出波、頻率與各元件的關(guān)系。2、實驗儀器:555定時器、兩個是量程 5KJ的電位器、0.15uF的電容、400©

6、電阻、雙蹤示波器、 多用途穩(wěn)壓電源、萬用表。3、實驗步驟測量555定時器的特 性+3V 電源廠 正極(1)按右(G)圖連接好電路, 把電源電壓調(diào)到最小以免 燒壞會集成塊5Vth電源 15KQ A1 tar-j q十+.5KQ 艇打開各電源調(diào)節(jié)按鈕使電源2r JTl_Vcc=3V電源負極1 GNDRdi禮丨QOUT £ Ud電壓表（3）調(diào)節(jié)電源1使Uth大于或等于2V，此時調(diào)節(jié)電源2使Utl由大到小或由小到大，并觀察萬用表電壓檔的電壓，當電壓發(fā)生突然變化時，記錄Utl值及U。相應值（4）同（3）測量Uth小于2V時相應的Utl、U°值（5）調(diào)節(jié)電源2使大于1V或小于1V，同時

7、改變 Uth值，觀察U。的變化，記錄相應數(shù)據(jù)（注：Uth、Utl電壓不能調(diào)得過大應不大于4V，以免燒壞集成塊）測量多諧振蕩器輸出波形特性（1）按（右）圖連接好電路， 其中400K"為負載電 阻。（2）把電源電壓調(diào)到 4.5V， 調(diào)節(jié)2個5K門電位器 的電阻，改變輸出波形 參數(shù)，并判斷R、R2阻 值與波形的關(guān)系（3）記錄下一組波形參數(shù)（選、選、T、f、U0、Uc）,同時繪制所觀察到的波形，最后關(guān)掉電 源，用萬用表電阻擋測接電源正極量此時R、R2值。4、數(shù)據(jù)處理（1）555定時器的特性（數(shù)據(jù)如下表1）由實驗的數(shù)據(jù)，可得到定時器 3腳輸出的電壓受2、6腳電壓的制約，當 2、6腳電壓 Vtl

8、、Vth滿足一定條件時3腳輸出高電平，滿足其他條件時，輸出低電平，即表（2）中Vtl、Vth與U o的關(guān)系。Uth (V)Utl (V)U°(V)>2V大T小0.985由0.040V突變?yōu)?.20V小T大0.980由0.35V突變?yōu)?.043V<2V大T小0.975由0.35V突變?yōu)?.24V小T大1.000由1.26V突變?yōu)?.041VUo低電位Uth在0.5V到4V之間改變>1V保持原來的 0.035V左右U0高電位UTH在0.5V到4V之間改變保持原來的1.41V左右u°低電位Uth在0.5V到4V之間改變<1V保持原來的0.041V左右U0高

9、電位Uth在0.5V到4V之間改變保持原來的1.26V左右(表 1)UthUtlU0>2VCC3 CC>Vcc3 cc低電位> _Vcc3<Vcc3高電位<2Vcc3 cc)Vcc3 cc保持原狀態(tài)不變< Vcc3>1匕3保持原狀態(tài)不變(表 2)(2) 555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器 實驗中得出某一組波形的數(shù)據(jù)如下:Ti= £=370.5 uST2=選=249.0 uST=T 什T2=619.5USf= 1.605 KH ZRi= 1.25 K11R2=2.36 K1 1Uo=2.44VUc=2VU0=0.1VuC=iv由上原理中的周期公式計算理論周期和頻率：已 知 ：C=0.15uFR1=1.25 K"R2=2.36 K1 1£ =0.7(R R2)C=379.1uST2 =0.7R2C =247.8 uS(F)T =T1 T2 =626.9 uS占1fo=1.595KHzT得出實驗頻率的相對誤差：| f - fo |Er-100%=0.6 %fo實驗得出的波形如右圖(F):輸出矩形波的占空比R R2R