斯密特觸發(fā)器 課程設計

1、電路EDA課程設計報告題 目： 多諧振蕩器 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 09通信（1）班 姓 名： bobby 指導教師： 崔雪英 成 績： 電氣工程系2010年5月25日課 程 設 計 任 務 書學生班級： 09通信（1）班 學生姓名： 學號： 設計名稱： 555定時器構成斯密特的應用 起止日期： 2011.5.14-2011.523 指導教師： 系統(tǒng)設計 設計要求：1、明確設計題目，確定方案。對于考慮的方案，經(jīng)過比較后，確定選擇哪個方案。2、單元電路的設計和元器件的選擇。要列出元器件清單3、畫出完整的電路原理圖圖和必要的波形圖，并說明主要工作原理。4、計算出各元器件的主要參數(shù)，并標在電路

2、圖中恰當?shù)奈恢谩?、畫出印制電路板圖。6、制作PCB版，并對電路版性能進行測試，并分析是否滿足要求。7、按要求撰寫課程設計報告。報告內(nèi)容包括目錄、正文（概述，硬件原理圖介紹，需要的元器件清單）繪制PCB圖、PCB版的制作過程、結論（PCB版布線及制作要注意的問題，設計的電路版性能測試及總結，設計過程中遇到的問題及解決方法，心得等）、參考文獻、附錄（可有可無）等。排版要嚴格按課程設計撰寫規(guī)范要求進行。摘要： 555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩

3、、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體.關鍵字 集成器件 脈沖 多諧振蕩器目 錄一、緒論.第3頁二、正文.第5頁 2.1555定時器的內(nèi)部結構.第5頁2.2斯密特觸發(fā)器的工作原理.第6頁 .第7頁2.4實際操作.第8頁2.5測量多諧振蕩器的輸出波.第9頁2.6數(shù)據(jù)處理.第9頁2.7電路圖及PCB圖.第10頁2.8 PCB的制作過程.第12頁三、設計所需器件.第1

4、2頁四、實習感悟.第13頁五、參考文獻.第13頁六、指導教師評語.第14頁一、 緒論目前，電子線路CAD軟件種類很多，其中Protel99 SE具有操作簡單、方便、易學等特點，自動化程度高，是目前比較流行的電子線路CAD軟件之一。它主要完善并強化了模擬仿真分析、信號完整分析功能，如簡化了初始化設置項、增加了波形觀測方式。在我們所學的555定時器中，主要分為三類：多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。多諧振蕩器的工作特點；(1)不需輸入信號。(2)無穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點；有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。無外觸發(fā)脈沖輸入時，電路處于穩(wěn)態(tài)；在外觸發(fā)脈沖作用下，電路將從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫

5、穩(wěn)態(tài)，經(jīng)一段時間后，電路又自動返回到原來的穩(wěn)態(tài)。施密特觸發(fā)器的工作特點：(1)允許輸入信號為緩慢變化的信號。 (2)有兩個閾值電壓。(3)有兩個穩(wěn)態(tài)。因此具有電壓滯回特性。 二、 正文 555定時器可以實現(xiàn)模擬和數(shù)字兩項功能。1可產(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩，內(nèi)部有3個5k的電阻分壓器，故稱555。2電源電壓電流范圍寬，雙極型：516V；CMOS：318V。3可以提供與TTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平。4可輸出一定的功率，可驅(qū)動微電機、指示燈、揚聲器等。5應用：脈沖波形的產(chǎn)生與變換、儀器與儀表、測量與控制、家用電氣與電子玩具等領域。6TTL單定時器型號的最后3位數(shù)字為555，雙定時器的為55

6、6；CMOS單定時器的最后4位數(shù)為7555，雙定時器的為7556。它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。555定時器的集成電路外形、引腳、內(nèi)部結構如圖2-1-1所示。2.1 555定時器的內(nèi)部結構. (a) 外引線排列圖(b) 內(nèi)部結構圖GND：接地端：低觸發(fā)端 OUT：輸出端：復位端CO：控制電壓端 TH：高觸發(fā)端 D：放電端 VCC：電源端圖2-1-1555定時器外引線排列及內(nèi)部結構 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5的等值電阻串聯(lián)而成。分壓器為比較器、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

7、結構相同的集成運放、組成。高電平觸發(fā)信號加在的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓比較后，其結果作為基本R-S觸發(fā)器端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結果作為基本RS觸發(fā)器端的輸入信號?；綬-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器、的輸出端控制。斯密特觸發(fā)器的工作原理.555定時器構成的斯密特如圖2-1-2所示該振蕩器的工作原理是： （）當vi=0時，由于vi=,電壓比較器C1輸出高電平，C2輸出低電平；基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；放電三極管 截至；555定時器 端和 端的輸出均為高電平，即 繼續(xù)升高，但在未上升到達 以前， 的狀態(tài)不會改變。 （）當 升高到 時

8、，電壓比較器 輸出低電平， 輸出高電平；基本RS觸發(fā)器被置“0”態(tài)；放電三級管 飽和導通；555定時器 端和 端輸出均為低電平，即 此后， 繼續(xù)上升到 ，然后再降低，但在降低未到達 以前， 的狀態(tài)同樣也不會改變。 （）當 下降到 時，電壓比較器 輸出高電平， 輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置“1”態(tài)；放電三級管 截止；555定時器 端和 的輸出均為高電平，即 。此后， 繼續(xù)下降到0，然后再上升，但在未上升到達 以前， 的狀態(tài)不會改變。電壓的置回特性主要參數(shù)上限閾值電壓。它是指 上升過程中，輸出電壓 由高電平 跳變到低電平 時，所對應的輸入電壓 的值。下限閾值電壓 。它是指 下降過程中，輸出電壓

9、由低電平 跳變到高電平 時，所對應的輸入電壓 的值?；夭铍妷?，又叫滯回電壓。它定義為上限2.4 設計目的（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、頻率與各元件的關系。1 儀器555定時器、兩個是量程5K的電位器、0.15uF的電容、400K電阻、雙蹤示波多用途穩(wěn)壓電源、萬用表。 2操作步驟測量555定時器的特性按右（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打開各電源調(diào)節(jié)按鈕使VCC=3V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

10、及U0相應值同（3）測量UTH小于2V時相應的UTL、U0值調(diào)節(jié)電源2使大于1V或小于1V，同時改變UTH值，觀察U0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）按（右）圖連接好電路，其中400K為負載電阻。把電源電壓調(diào)到4.5V，調(diào)節(jié)2個5K電位器的電阻，改變輸出波形參數(shù)，并判斷、阻值與波形的關系記錄下一組波形參數(shù)（、T、f、），同時繪制所觀察到的波形，最后關掉電源，用萬用表電阻擋測量此時、值。（3）記錄下一組波形參數(shù)（、T、f、），同時繪制所觀察到的波形，最后關掉電源，用萬用表電阻擋測量此時、值。2.7數(shù)據(jù)處理 （1）555定時器的特性（數(shù)據(jù)如下表

11、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、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U0的關系。 (V) (V)(V)2V大小小大1V高電位 低電位 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定時器構成的多諧振蕩器實驗中得出某一組波形的數(shù)據(jù)如下：T1= T2= T=T1+T2U0=2.44V Uc=2V R1= 1.25 =1V R2=2.36 由上原理中的周期公式計算理論周期和頻率：UF R1 R2Z得出實驗頻率的相對誤差：100% %實驗得出的波形如右圖(F)：輸出矩形波的占空

12、比 =0.6 2.8 操作分析 （1）多諧振蕩器巧妙地運用了電容的沖放電及與非門的通斷條件把直流電轉換成脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)放大，再經(jīng)變壓器變壓可實現(xiàn)直流電轉換成交流電。（2）根據(jù)555定時器的功能特性，利用電容的充電需要一定的時間，經(jīng)元件組合，可成為一個定時智能電路，以及其它智能開關報警器等。PCB的制作PCB的制作過程：編輯原理圖。在編輯原理圖的過程中，必須確定并給出每一元器件的封裝圖。原理圖的電氣檢查。執(zhí)行ERC檢查，找出并糾正電路圖中可能存在的缺陷。確定電路板層數(shù)。根據(jù)電路系統(tǒng)的復雜程度，生產(chǎn)工藝及成本，確定電路板層數(shù)，即采用單面板、多面板還是多么面板。初步確定電路板形狀及尺寸。在此

13、基礎上，根據(jù)元件布局基本規(guī)則大致確定各單元電路在硬紙板的位置。裝入常用元器件封裝圖文件包miscellaneous devices.ddb。生成PCB文件。在原理圖編輯狀態(tài)下，執(zhí)行“Design”菜單下的“ PCB”命令。在“Update Design”窗口，單擊“Preview Change”按鈕，觀察更新后發(fā)生的改變。若有錯誤信息，認真分析并改正直到更新列表窗口內(nèi)沒有錯誤提示信息為止。設置PCB編輯器的工作參數(shù)。執(zhí)行“Design”菜單下的“Rule”命令，在“Routing”標簽內(nèi)設置安全間距，在“Placement”標簽內(nèi)選擇元件間距。在PCB編輯窗口內(nèi)，將各元件封裝圖逐一移到對應單元

14、電路區(qū)內(nèi)，完成元件的預布局。在“Keep Out Layer”內(nèi)繪出電路板的布線區(qū)，以確定布局,布線的范圍。布線前確定元件的最終位置。將元件的引腳焊盤對準點，并調(diào)整好各元件的位置以方便布線。在“Bottom layer”內(nèi)進行手工布線，以完成單面板的布線。執(zhí)行設計規(guī)則檢查，找出并調(diào)整不滿足設計要求的連線，焊接，過孔等三、設計所需器件器件名稱數(shù)量555定時器1的電位器112K電阻1電阻1直流電源（+6V）11四、實習感悟通過為期一周的課程設計，我深刻體會到了自己知識的匱乏，自己原來所學的東西只是一個表面性的，理論性的，而且是理想化的。根本不知道在現(xiàn)實中還存在有很多問題。設計一個很簡單的電路，所要考慮的問題，要比考試的時候考慮的多的多。所以，一開始，我遇到了很多麻煩。通過老師和同學們的幫助，我漸漸的有了眉目。這樣，在很大程度上提高了我考慮問題的全面性。設計電路，還要考慮到它的前因后果。什么功能需要什么電路來實現(xiàn)。另外，還要考慮它的可行性，實用性等等。這樣，也提高了我的分析問題的能力。原來，我們學習的電路只是一個理論知識，通過這次實習。使我的理論知識上升到了一個實踐的過程。同時在實踐中也加深了我們對理論知識的理解