振蕩電路及555定時(shí)器應(yīng)用研發(fā)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、振蕩電路設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：自激多諧與單穩(wěn)態(tài)專(zhuān)業(yè)班級(jí)：12電信卓越班學(xué)生姓名：萬(wàn) 松學(xué) 號(hào)：120802034指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2013-12-25自激多諧與單穩(wěn)態(tài)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1用非門(mén)設(shè)計(jì)構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率為 6KHz ;用非門(mén)設(shè)計(jì)構(gòu)成晶振振 蕩器,晶振為4MHz ； 555時(shí)基電路構(gòu)成多諧振動(dòng)器；矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴(lài)。2.用555時(shí)基電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，具有可重復(fù)觸發(fā)特性；二、方案設(shè)計(jì)與論證任務(wù)一：多諧振蕩器1.方案一、非門(mén)構(gòu)成對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器原理：(1) 靜態(tài)(未振蕩)時(shí)應(yīng)是不穩(wěn)定的反相器 耦合電容反饋電阻此電路是由兩個(gè)反相器及滑動(dòng)變阻器經(jīng)耦合電容C1連接起來(lái)

2、的正反饋振蕩電路，并設(shè)法使反相器工作在放大狀態(tài)，即給他們?cè)O(shè)置適合的偏置電壓， 這個(gè)偏置電壓可以通過(guò)在反相器的輸出端與輸出端之間接入反饋電阻來(lái)得 至寸。聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。方案二、非門(mén)構(gòu)成非對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器非對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器原理：(2)Vi至 Vth，則有:使。1迅速二咼，而VO2迅速=低。 電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)-C開(kāi)始充電，Vii反相器_*耦合電容*反饋電阻*保護(hù)電阻在方案一的電路中反相器 G1輸入端串接一個(gè)足夠大的保護(hù)電阻 R,則G1的 輸入電流可以忽略不計(jì)，即R遠(yuǎn)大于R(N)和R(P)，非對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器的輸出波 形是不對(duì)稱(chēng)的，當(dāng)用TTL與非門(mén)組成時(shí)，輸出脈沖寬度twlRC, tw2 1

3、.2RC T 2.2RC,調(diào)節(jié)R和C值，可改變輸出信號(hào)的振蕩頻率，通常用改變 C實(shí)現(xiàn)輸 出頻率的粗調(diào)，改變電位器 R實(shí)現(xiàn)輸出頻率的細(xì)調(diào)。殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。通過(guò)分析，結(jié)合設(shè)計(jì)電路性能指標(biāo)、器件的性?xún)r(jià)比，本設(shè)計(jì)電路選擇方案二三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器由反相器，電阻和電容構(gòu)成，非對(duì)稱(chēng)式多諧振蕩器的組 成框圖3-1所示。參數(shù)計(jì)算：振蕩周期為：T=2.2RfC取頻率為6KHz,電容值為0.1uf，可根據(jù)上述公式可得電阻阻值為 750Q圖3-1四、總原理圖及元器件清單1 總原理圖2元件清單型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量74hc04反相器M個(gè)電阻R1、R210K、750Q2個(gè)開(kāi)關(guān)1個(gè)電容0.1uf，

4、個(gè)導(dǎo)線若干表1元件清單五、仿真仿真圖：仿真波形:仿真結(jié)論：在輸入電壓低于Vth時(shí)反相器的輸入電流不能忽略不計(jì)， 所以電容充、放電的等 效電路略顯復(fù)雜一些，而且輸出電壓波形的占空比不等于 50%。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。六、安裝與調(diào)試1. 電路安裝安裝是在設(shè)計(jì)的電路原理圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行排版布線，然后進(jìn)行焊接。焊 接所用到的儀器有：(1)、電烙鐵(2)、焊錫絲、鐵架臺(tái)和松香 、吸錫器彈 貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。在焊接之前要用萬(wàn)用表測(cè)試所用元件的好壞，焊接好電路板之后，接入5v電源供電，并開(kāi)始調(diào)試。2. 電路調(diào)試如果電路不能正常工作，如：在示波器上沒(méi)有顯示，可檢查電路板的連接電路是否連接正確以及焊接是否正確

5、。七、性能、功能測(cè)試與分析1、功能電路測(cè)試與分析(1) 測(cè)試步驟1、接入5v電壓源；2、接好電路后，用示波器顯示波形。(2) 測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試得到的波形周期為T(mén)=3.6格*0.05ms(3) 誤差計(jì)算誤差=() /0.18)*100%=11.1%(4) 誤差分析接入的電阻值不可能是理想值，存在一定的誤差，從而造成波形的周期與 理論值周期有誤差。八、結(jié)論電路由反相器U3A、U4B以及反饋電阻R2、保護(hù)電阻R1和耦合電容C1; 通過(guò)時(shí)反相器工作在放大狀態(tài)，這時(shí)只要反相器輸入電壓有點(diǎn)變化， 就會(huì)被正反 饋回路放大而引起震蕩，此時(shí)電路是不穩(wěn)定的。此電路可以通過(guò)調(diào)節(jié) R和C的 值改變輸出信號(hào)的振蕩頻率。謀蕎

6、摶篋飆鐸懟類(lèi)蔣薔。石英晶體和非門(mén)構(gòu)成多諧振蕩器:一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1 要求多諧振蕩器的工作頻率穩(wěn)定性更高;2.要求用石英晶體作為信號(hào)頻率的基準(zhǔn)、方案設(shè)計(jì)此電路是由兩個(gè)反相器及兩個(gè)電容 C1 和一個(gè)晶振連接起來(lái)的正反饋振蕩電 路，并設(shè)法使反相器工作在放大狀態(tài)， 即給他們?cè)O(shè)置適合的偏置電壓，這個(gè) 偏置電壓可以通過(guò)在反相器的輸出端 與輸出端之間接入反饋電阻來(lái)得到。 由石英晶體的電抗頻率特性可知：石 英晶體的多諧振蕩器的振蕩頻率取決 于石英晶體的固有諧振頻率 f0，而與 外接的電阻和電容無(wú)關(guān)。廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼 價(jià)騷。非門(mén)和石英晶體構(gòu)成多諧振蕩器三、單元電路諫計(jì)與參數(shù)計(jì)算.電路由石英晶體、電容、反相器以

7、及電阻四部分構(gòu)成.石英晶休穩(wěn)頻的多諧振蕩器的組成框圖3-1所示,4區(qū)3-1石英晶體穩(wěn)顧的多諧振蕩器的組成框4+J四、總原理圖及元器件清單1 總原理圖2 元件清單表1元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量1U3A、 U4B2個(gè)2R1、R21K2個(gè)3X14MHZ1個(gè):4C1、C20.05uf2個(gè)五、仿真X1U3AHC-49/U_5MHzC1T卜50nFU4BXSC1BAExt TrigVCC5VKey = AC2-4>-74HC04D 2VR1 - Wv 1kQ1 II50nF74HC04D_2VR2Wta1k Q仿真結(jié)論:石英晶體的多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率fO,而與外接的

8、電阻和電容無(wú)關(guān)。六、安裝與調(diào)試和非門(mén)構(gòu)成的多諧振蕩電路方法類(lèi)似;七、性能、功能測(cè)試與分析1、功能電路測(cè)試與分析（1）測(cè)試步驟1、接入5v電壓源；2、接好電路后，用示波器顯示波形。（2）測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試所得周期為T(mén)=4格*55ns=0.22us（3）誤差計(jì)算誤差=()/0.25)*100%=12%(5) 誤差分析接入的電阻值不可能是理想值，存在一定的誤差，從而造成波形的周期與理論值周期有誤差，示波器儀器本身的因素，焊接不是特別好。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚八、結(jié)論在誤差允許范圍內(nèi)，石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有 頻率，與外接電阻、電容無(wú)關(guān)，而由石英晶體的結(jié)晶方向和外形尺寸所決定的， 具有

9、極高的穩(wěn)定性。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴(lài)。555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1要求用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器;2電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)。二、方案設(shè)計(jì)下圖的多諧振蕩器由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器。腳2與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，利用電源通過(guò) R1、R2、向C充電，以及C通過(guò)R2向放電端De放電，使電路產(chǎn)生震蕩，電容C在2/3Vcc和1/3Vcc之間放電和充電，從而在輸出端得到一系列的矩形波 0籟叢媽羥為贍債蟶練 淨(jìng)。VCC5V.R110k QR2 10k QVCCRSTOUTDISTHRTRICONGND555 T

10、IMERVCCRATED3C2*10nFC1 ±100nF圖3-2555結(jié)構(gòu)圖3-1多諧振蕩器的組成框R1 10k QU555 TIMER RATEDVCCR2 10k QRSTOUTDISTHRTRIC1 100nFCONC210nFGND三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算多諧振蕩器由555定時(shí)器和外接 元件R1、R2、C四部分構(gòu)成，多諧振 蕩器電路的組成框圖3-1所示，555結(jié) 構(gòu)圖為3-2。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。參數(shù)計(jì)算: 振蕩周期 T=(R1+2R2)CIn2,電容充電時(shí)間T1=( R1+R2 CIn2，電容放電時(shí)間T2=R2CIn2 脈沖占空比為 q=T1/T=(R1+R2)/(R

11、1+2R2);選擇 R仁R2=4.7K,C=O.1uf。得出振蕩周期T約等于1ms四、總原理圖及元器件清單1 總原理圖VCC5VVCC圖4-1多諧振蕩器電路2 元件清單表1元件清單元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量1R1、R24.7K2個(gè)2C1、C2100 nf、10nf2個(gè)3555定時(shí)器1個(gè)五、仿真仿真圖：VCC波形:仿真結(jié)論：通過(guò)改變R和C的參數(shù)可以改變振蕩頻率六、安裝與調(diào)試與上面一樣七、性能、功能測(cè)試與分析1、.功能電路測(cè)試與分析（1）測(cè)試步驟1、接入 5v 電壓源；2、接好電路后，用示波器顯示波形（2）測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試得到的振蕩周期為T(mén)=1.8格*0.5ms=0.9ms（3）誤差計(jì)算誤差=（1-0.

12、8）/1.0）*100%=20%（4）誤差分析 接入的電阻值不可能是理想值，存在一定的誤差，從而造成波形的周期與理 論值周期有誤差，儀器本身問(wèn)題，測(cè)量誤差。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。八、結(jié)論多諧振蕩器由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成，電路僅存在兩個(gè)暫 穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò) R1、 R2 向 C 充電，以及 C 通過(guò) R2 向放電端 Dc 放電，使電路產(chǎn)生振蕩，電容在充電和放電之間從而在輸 出端得到一系列的矩形波。外接元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩的穩(wěn)定性。 鐃誅臥瀉 噦圣騁貺頂廡。任務(wù)二： 555 定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1要求由 555 定時(shí)器和

13、外界定時(shí)元件 R、 C 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器；2. 通過(guò)改變 R、 C 的大小， 可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒和幾十分鐘之間變化二、方案設(shè)計(jì)與論證電路被重Tw）。擁可重復(fù)觸發(fā)：可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)期間響應(yīng)接收到的新觸發(fā)信號(hào)， 新觸發(fā)，是暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間延續(xù)（即兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)間間隔小于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間 締鳳襪備訊顎輪爛薔。方案一:下圖由555定時(shí)器和外界定時(shí)元件R、C構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。輸出脈沖的寬度tw等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，而暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間取決于外接電阻和電容 C的大小,tw等于電容電壓在充電過(guò)程中從 0到2/3Vcc所需要的時(shí)間。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。VCCVCCR1 10k QVCCRSTOUTDISTHRT

14、RICONGND5VU13555 TIMER RATEDC1C210nF0二100nF由555定時(shí)器和外界定時(shí)元件R、C構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。D1為鉗位二極管， 穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管 T導(dǎo)通，輸出端V0輸出 低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到輸入端，并使2端電位瞬時(shí)低于1/3Vcc,單穩(wěn)態(tài)電路即開(kāi)始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，電容C開(kāi)始充電,Vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 當(dāng)Vc充電到2/3Vcc時(shí)，輸出V0從高電平返回到低電平，放電開(kāi)關(guān)管 Td重新 導(dǎo)通，電容C的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸 發(fā)脈沖的到來(lái)做好準(zhǔn)備。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。A11R2 10kQD1

15、 1N3911R1 10kQC1100 nFC310nFVCCRSTOUTDISTHRTRICONGNDVCC5V555_VIRTUAL通過(guò)分析，結(jié)合設(shè)計(jì)電路性能指標(biāo)、器件的性?xún)r(jià)比，本設(shè)計(jì)電路選擇方案二三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由微分電路、電阻、電容以及 555定時(shí)器四部分構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器的組成框圖3-1所示。555疋 時(shí)圖3-1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的組成框參數(shù)的計(jì)算：選擇電阻阻值為R=6K電容C=O.1uf;可得暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw=1.1RC=0.66ms四、總原理圖及元器件清單1 總原理圖2 元件清單圖4-1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路元件序號(hào)型號(hào)主要參數(shù)數(shù)量1D11個(gè)12R1、R210K2個(gè)3C1、C2、C3100 nf、100 nf、10nf3個(gè)4555定時(shí)器1個(gè)表1元件清單五、仿真仿真圖:XSC1波形:仿真結(jié)論：從所得波形可以看出，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間只和外接的電阻和電容有關(guān)， 與輸 入信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)。六、安裝與調(diào)試與上面步驟類(lèi)似;七、性能、功能測(cè)試與分析1、功能電路測(cè)試與分析（1）測(cè)試步驟1、接入5v電壓源；2、接入輸入脈沖信號(hào)，并將輸出信號(hào)與示波器連接；3、接好電路后，用示波器顯示波形。（2）測(cè)試數(shù)據(jù)根本測(cè)試得到暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間tw=2.2格*0.2ms=0.44ms（3）誤差計(jì)算誤差=（）/0.66）*100%=33%（4）誤差分析接入的電阻值不可能是理想值，存在一定的誤差，電容也