555多諧振蕩器

1、555多諧振蕩器555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時(shí)被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。本實(shí)驗(yàn)根據(jù)555定時(shí)器的功能強(qiáng)以及其適用范圍廣的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究它的內(nèi)部特性和簡(jiǎn)單應(yīng)用。一、原理1、555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時(shí)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(gè)5的等值電阻串聯(lián)而成。分壓

2、器為比較器、提供參考電壓，比較器的參考電壓為，加在同相輸入端，比較器的參考電壓為，加在反相輸入端。比較器由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)放、組成。高電平觸發(fā)信號(hào)加在的反相輸入端，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)器端的輸入信號(hào)；低電平觸發(fā)信號(hào)加在的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結(jié)果作為基本RS觸發(fā)器端的輸入信號(hào)?；綬-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器、的輸出端控制。2、 多諧振蕩器工作原理由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖(C)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖(D)所示。設(shè)電容的初始電壓，t時(shí)接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端<，比較

3、器1輸出為高電平，輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置，定時(shí)器輸出此時(shí)，定時(shí)器內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)，向電容充電，逐漸升高。當(dāng)上升到時(shí)，輸出由翻轉(zhuǎn)為，這時(shí)，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<期間，定時(shí)器輸出為高電平。時(shí)刻，上升到，比較器的輸出由變?yōu)?，這時(shí)，觸發(fā)器復(fù)，定時(shí)器輸出。期間，放電三極管導(dǎo)通，電容通過放電。按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)時(shí)比較器輸出由變?yōu)?，觸發(fā)器的，的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。時(shí)刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，R-S觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時(shí)器輸出。此時(shí)電源再次向電容C放電，重復(fù)上述過程。通過上述分析可知，電容充電時(shí)，定時(shí)器輸出，電容放

4、電時(shí)，0，電容不斷地進(jìn)行充、放電，輸出端便獲得矩形波。多諧振蕩器無外部信號(hào)輸入，卻能輸出矩形波，其實(shí)質(zhì)是將直流形式的電能變?yōu)榫匦尾ㄐ问降碾娔堋?、振蕩周期由圖（D）可知，振蕩周期。為電容充電時(shí)間，為電容放電時(shí)間。充電時(shí)間 放電時(shí)間 矩形波的振蕩周期因此改變、和電容C的值，便可改變矩形波的周期和頻率。對(duì)于矩形波，除了用幅度，周期來衡量外，還有一個(gè)參數(shù)：占空比q，q=（脈寬）/（周期T），指輸出一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的時(shí)間。圖（C）所示電路輸出矩形波的占空比。 二、實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）初步了解集成555定時(shí)器的基本原理。 （2）掌握學(xué)會(huì)使用雙蹤示波器。（3）測(cè)量多諧振蕩器輸出波、頻率與各元件的關(guān)系

5、。2、實(shí)驗(yàn)儀器：555定時(shí)器、兩個(gè)是量程5K的電位器、0.15uF的電容、400K電阻、雙蹤示波器、多用途穩(wěn)壓電源、萬用表。3、 實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量555定時(shí)器的特性(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(huì)集成塊(2) 打開各電源調(diào)節(jié)按鈕使VCC=3V(3) 調(diào)節(jié)電源1使UTH大于或等于2V，此時(shí)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(dāng)電壓發(fā)生突然變化時(shí)，記錄UTL值及U0相應(yīng)值(4) 同（3）測(cè)量UTH小于2V時(shí)相應(yīng)的UTL、U0值(5) 調(diào)節(jié)電源2使大于1V或小于1V，同時(shí)改變UTH值，觀察U0的變化，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)（注：UTH、UTL電壓不能調(diào)得過大

6、應(yīng)不大于4V，以免燒壞集成塊）測(cè)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(fù)載電阻。（2） 把電源電壓調(diào)到4.5V，調(diào)節(jié)2個(gè)5K電位器的電阻，改變輸出波形參數(shù)，并判斷、阻值與波形的關(guān)系（3） 記錄下一組波形參數(shù)（、T、f、），同時(shí)繪制所觀察到的波形，最后關(guān)掉電源，用萬用表電阻擋測(cè)量此時(shí)、值。4、 數(shù)據(jù)處理 （1）555定時(shí)器的特性（數(shù)據(jù)如下表1）由實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，可得到定時(shí)器3腳輸出的電壓受2、6腳電壓的制約，當(dāng)2、6腳電壓VTL、VTH滿足一定條件時(shí)3腳輸出高電平，滿足其他條件時(shí)，輸出低電平，即表（2）中VTL、VTH與U0的關(guān)系。 (V) (V)(V)>2V大小

7、0.985由0.040V突變?yōu)?.20V小大0.980由0.35V突變?yōu)?.043V<2V大小0.975由0.35V突變?yōu)?.24V小大1.000由1.26V突變?yōu)?.041V低電位 在0.5V到4V之間改變>1V保持原來的0.035V左右高電位 在0.5V到4V之間改變保持原來的1.41V左右低電位 在0.5V到4V之間改變<1V保持原來的0.041V左右高電位 在0.5V到4V之間改變保持原來的1.26V左右（表1） >>低電位><高電位<>保持原狀態(tài)不變<>保持原狀態(tài)不變（表2）（2）555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)驗(yàn)中得出某一組波形的數(shù)據(jù)如下：T1=370.5 T2=249.0 T=T1+T2=619.5 f= 1.605U0=2.44V Uc=2V R1= 1.25 =0.1V =1V R2=2.36 由上原理中的周期公式計(jì)算理論周期和頻率：已知：C=0.15UF R1=1.25 R2=2.36=379.1=247.8=626.9=1.595KHZ得出實(shí)驗(yàn)頻率的相對(duì)誤差：100%=0.6 %實(shí)驗(yàn)得出的波形如右圖(F)：輸出矩形波的占空比 =0.6 5實(shí)驗(yàn)分析 （1）多諧振蕩器巧妙地