實(shí)驗(yàn)二 定時(shí)器

實(shí)驗(yàn)二定時(shí)器第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)1、熟悉555定時(shí)器電路的工作原理。2、熟悉555定時(shí)器邏輯功能，學(xué)會(huì)分析用555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的測(cè)試方法。3、了解555定時(shí)器的實(shí)際應(yīng)用。2023/2/242第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

555定時(shí)器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。內(nèi)部有3個(gè)5KΩ的電阻分壓器，故稱555。555定時(shí)器可產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/243第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日1.電路組成555定時(shí)器原理圖555定時(shí)器電阻分壓器電壓比較器放電管T緩沖器現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)引腳圖基本RS觸發(fā)器控制閾值觸發(fā)2023/2/244第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)CO懸空時(shí)，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC當(dāng)CO＝UCO時(shí)，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO

（1）

電阻分壓器

由3個(gè)5kΩ的電阻R組成，為電壓比較器提供基準(zhǔn)電壓電壓控制輸入2023/2/245第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

（2）

電壓比較器（高增益電壓比較器）R置0端，S置1端當(dāng)TH＞2/3VCC時(shí)，A1輸出0；當(dāng)TH<2/3VCC時(shí)，A1輸出1。當(dāng)TR＞1/3VCC時(shí)，A2輸出1；當(dāng)TR<1/3VCC時(shí)，A2輸出0。閾值端觸發(fā)端當(dāng)U＋＞U－時(shí)，UC輸出高電平，當(dāng)U＋＜U－時(shí)，UC輸出低電平。

由A1和A2構(gòu)成。2023/2/246第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

（3）

基本RS觸發(fā)器

Rd是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時(shí)，必須使Rd處于高電平。

異步清零現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/247第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

（4）

放電管T

T是集電極開(kāi)路的三極管。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)。當(dāng)uOUT＝0時(shí)，T導(dǎo)通；當(dāng)uOUT＝1時(shí)，T截止。

現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)定時(shí)器輸出為0，T導(dǎo)通，外接電容可通過(guò)T放電。定時(shí)器輸出為1，T截止，外電路可對(duì)外接電容充電。2023/2/248第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

（5）緩沖器緩沖器由G3構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。并隔離負(fù)載對(duì)555定時(shí)器的影響。

現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/249第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日2.

555定時(shí)器功能表（CO未用時(shí)）注意：工作中不使用(co)電壓控制輸入端時(shí)，一般都通過(guò)一個(gè)0.01μF的電容接地,以旁路高頻干擾。

0011現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日注意：工作中不使用(co)電壓控制輸入端時(shí)，一般都通過(guò)一個(gè)0.01μF的電容接地,以旁路高頻干擾。

<2/3vcc<1/3vcc110010>2/3vcc>1/3vcc101101>1/3vcc111保持保持2.555定時(shí)器功能表（CO未用時(shí)）現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)<2/3vcc保持第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日大于、大于、出0；T導(dǎo)通小于、小于、出1；T截止小于、大于、保持由上表可得如下口訣：555定時(shí)器功能表（CO未用時(shí)）現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)555邏輯電路2023/2/2412第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

1．用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器 按圖3.52(a)電路接線，取R1=R2=100KΩ， C1=C2=0.01μf。輸入正弦波信號(hào)1KHZ，逐漸加大Vi的幅度，用雙蹤示波器分別觀察記錄Vi、Vi’、Vo波形,并測(cè)出VT+、VT-。三，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2023/2/2413第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日由外界觸發(fā)自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)恢復(fù)期2，555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)如要得到負(fù)脈沖外觸發(fā)：使觸發(fā)端有效→暫穩(wěn)態(tài)0。自動(dòng)返回：通過(guò)電容C的充放電使觸發(fā)端有效→穩(wěn)態(tài)1。

如要得到正脈沖外觸發(fā)：使觸發(fā)端TR有效→暫穩(wěn)態(tài)1。自動(dòng)返回：通過(guò)電容C的充放電使觸發(fā)端TH有效→穩(wěn)態(tài)0。

單穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。思路：外觸發(fā)→自動(dòng)返回

2023/2/2414第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

可加入附加電路，使ui

經(jīng)微分后變?yōu)檎}沖信號(hào)ui'。ui'2023/2/2415第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日輸出脈沖寬度tW

輸出脈沖寬度tW是暫穩(wěn)態(tài)的停留時(shí)間，即電容C的電壓從0充電到所需的時(shí)間。上式說(shuō)明：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW（電路暫態(tài)時(shí)間，即電路的延時(shí)（定時(shí)）時(shí)間）僅決定于定時(shí)元件R、C的取值，且成正比關(guān)系，而與輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無(wú)關(guān)，其定時(shí)精度不會(huì)因電源電壓的波動(dòng)而受到任何影響。因此調(diào)節(jié)R、C的大小，即可方便地改變tW?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/2416第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日多諧振蕩器是一種常用的脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路。工作特性：②

自激振蕩器－－在接通電源后，不需外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖；③矩形波中除基波外，還含有豐富的高次諧波－－故稱為多諧振蕩器。自動(dòng)觸發(fā)自動(dòng)返回暫穩(wěn)態(tài)0暫穩(wěn)態(tài)1暫穩(wěn)態(tài)03，555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器

現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)①

無(wú)穩(wěn)態(tài)，具有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；無(wú)穩(wěn)態(tài)工作模式是指電路沒(méi)有固定的穩(wěn)定狀態(tài)。555時(shí)基電路處于置位與復(fù)位反復(fù)交替狀態(tài)。2023/2/2417第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器（a）電路（b）工作波形電容C充電電容C放電電容C充電τ充=(R1+R2)C

現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)

接通電源時(shí)，uC=0，此時(shí)，uo=1，T截止，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電。電容C放電τ放=R2C

利用放電管T作為一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)，使電容交替充電、放電而改變TH、TR，則電路交替置0、置1。

uC≥2/3VCC時(shí)，555定時(shí)器輸出翻轉(zhuǎn)為0。T導(dǎo)通，電容C通過(guò)R2和T放電。

VC≤1/3VCC時(shí)，555定時(shí)器輸出翻轉(zhuǎn)為1。T截止，電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電。周而復(fù)始。輸出矩形脈沖序列。2023/2/2418第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日①電容充電時(shí)間T1：②電容放電時(shí)間T2：③電路振蕩周期T：現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度T1即uc從1/3VCC充電上升到2/3VCC所需的時(shí)間。第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度T2,即uc從2/3VCC放電下降到1/3VCC所需的時(shí)間④輸出波形占空比q：多諧振蕩器工作波形2023/2/2419第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日555定時(shí)器的應(yīng)用

圖所示電路增加了一個(gè)電位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。D1、D2用來(lái)決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（充電時(shí)D1導(dǎo)通，D2截止；放電時(shí)D2導(dǎo)通，D1截止）?？梢?jiàn)，若取RA＝RB電路即輸出占空比為50％的方波信號(hào)。占空比可調(diào)的多諧振蕩器RW調(diào)到中間，充電回路R1,RW,VD1；放電回路:VD2,R2,RW占空比:2023/2/2420第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日555定時(shí)器的應(yīng)用對(duì)C1充電時(shí)，充電電流通過(guò)R1、D1、RW2和RW1；放電時(shí)通過(guò)RW1、RW2、D2、R2。當(dāng)R1＝R2、RW2調(diào)至中心點(diǎn)，因充放電時(shí)間基本相等，其占空比約為50％，此時(shí)調(diào)節(jié)RW1僅改變頻率，占空比不變。如RW2調(diào)至偏離中心點(diǎn)，再調(diào)節(jié)RW1，不僅振蕩頻率改變，而且對(duì)占空比也有影響。RW1不變，調(diào)節(jié)RW2，僅改變占空比，對(duì)頻率無(wú)影響。

占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器2023/2/2421第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日555定時(shí)器的應(yīng)用

圖為壓控振蕩器的電路。這種振蕩器可以用電壓U控制輸出脈沖頻率，因?yàn)殡妷篣的變化將影響電容C的充放電速度，從而改變了振蕩周期。555構(gòu)成壓控振蕩器2023/2/2422第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日3、應(yīng)用舉例現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)電子圣誕樹(shù)電路由555構(gòu)成的多諧振蕩器，輸出脈沖序列給CC4017提供計(jì)數(shù)脈沖。CC4017為十進(jìn)制/脈沖分配器。當(dāng)時(shí)鐘脈沖上升沿達(dá)到時(shí)，使CC4017的輸出端Q0-Q9依次輸出高電平，脈沖寬度為時(shí)鐘周期。這些脈沖信號(hào)依次使T1-T6飽和導(dǎo)通，發(fā)光二極管依次被點(diǎn)亮。發(fā)光二極管閃爍的快慢由R1、R2、VR1及C決定。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2023/2/2423第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.555時(shí)基電路的應(yīng)用（1）用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

按圖連接電路，輸入500Hz脈沖信號(hào)（TTL信號(hào)），用雙蹤示波器觀察記錄Vi’、VC、VO的波形，并標(biāo)出波形周期、幅值、脈寬?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容Vi’2023/2/2424第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日

2，用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器按圖3.52(a)電路接線，R1=R2=100KΩ,C1=C2=0.01μf。輸入正弦波信號(hào)1KHZ，逐漸加大Vi的幅度，用雙蹤示波器分別觀察記錄Vi、Vi’、Vo波形,并在Vi’點(diǎn)測(cè)出VT+、VT-。Vi’2023/2/2425第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日3，用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器

按圖連接電路。a.取R1=R2=100kΩ,C=0.01μf；改變C=0.1μf。b.取C=0.01μf，改變R1、R2電阻值。

用雙蹤示波器分別觀察記錄uC、uO波形（標(biāo)明幅度和脈寬）。記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)于表3.16中?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/2426第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日電子圣誕樹(shù)電路利用555定時(shí)器和CC4017芯片設(shè)計(jì)一個(gè)圣誕樹(shù)電路。調(diào)節(jié)參考，使發(fā)光二極管閃爍頻率變化，（由R1、R2、VR1及C決定），參考數(shù)據(jù)：R1＝68kΩ、R2=47kΩ、VR1任意位置、C＝0.1μf、C＝0.01μf、C＝10μf

。記錄觀測(cè)結(jié)果，發(fā)光二極管閃爍頻率？2.趣味性試驗(yàn)2023/2/2427第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)電路板現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)2023/2/2428第二十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日參考波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器多諧振蕩器2023/2/2429第二十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，2022年，8月28日四、注意事項(xiàng)

故障檢測(cè)和排除1、檢查各連線是否正確，尤其是各電源線。2、要使波形穩(wěn)定顯示(a)選擇正確的觸發(fā)源。（Edge按鍵菜單下）(b)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平(Level）旋鈕，使觸發(fā)電平在波形幅度范圍內(nèi)。3、注意將示波器探頭衰