時基電路及其應(yīng)用

時基電路及其應(yīng)用當前第1頁\共有30頁\編于星期日\3點實驗目的

1.掌握555定時器的工作原理。

2.掌握555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、振蕩電路等應(yīng)用電路的功能。

3.掌握555定時器電路的安裝焊接和測試方法。

當前第2頁\共有30頁\編于星期日\3點

任務(wù)引用555時基電路也稱555定時器，是一種將模擬電路和數(shù)字電路巧妙結(jié)合在一起的組合集成電路。特點：定時精度高工作速度快溫度穩(wěn)定性好結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活當前第3頁\共有30頁\編于星期日\3點555定時器外形結(jié)構(gòu)和功能當前第4頁\共有30頁\編于星期日\3點兩大類：雙極型：555CMOS：7555

GND圖5-2-1555定時器電路框圖圖5-2-2555定時器符號圖

555定時器的工作原理地低觸發(fā)端高觸發(fā)端放電端電源端清零端輸出端電壓控制端典型的雙列直插式封裝當前第5頁\共有30頁\編于星期日\3點

555定時器主要由比較器、觸發(fā)器、反相器和由三個5k電阻組成的分壓器等部分構(gòu)成，電路如圖所示。電阻分壓器比較器觸發(fā)器反相器圖5-2-3555定時器電路框圖當前第6頁\共有30頁\編于星期日\3點管腳功能

1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。

8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5~16V，CMOS

型時基電路VCC的范圍為3~18V。一般用5V。

3腳：輸出端Vo

2腳：低觸發(fā)端當該端電壓低于1/3Ucc時，輸出高電平

6腳：高觸發(fā)端當該端電壓高于2/3Ucc時，輸出低電平

4腳：強制復位端。當此腳接低電平，則時基電路不工作，此時不論2腳6腳處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。

5腳：為控制端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。當前第7頁\共有30頁\編于星期日\3點

定時器基本功能表表1復位端4腳高觸發(fā)端6腳低觸發(fā)端2腳輸出端3腳放電端7腳0xx0導通1>2/3UCC>1/3UCC0導通1<2/3UCC>1/3UCC保持原態(tài)保持原態(tài)1x<1/3UCC1截止當前第8頁\共有30頁\編于星期日\3點◆555定時器構(gòu)成多諧振蕩器

555定時器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖5-2-9所示。它是將兩個觸發(fā)端2腳和6腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。

圖5-2-10多諧振蕩器的波形

圖5-2-9多諧振蕩器電路圖

tuctuoOO當前第9頁\共有30頁\編于星期日\3點工作原理接通電源瞬間，電容兩端電壓U=0，即UTH=UTR=UC=0<1/3VDD,OUT=1,放電管截止，直流電源通過電阻RA和RB向電容充電，電容電壓上升；當UC≥2/3V,即UTH=UTR=UC≥2/3VDD時，電路翻轉(zhuǎn)，輸出OUT=1變?yōu)镺UT=0，放電管導通，電容經(jīng)RB放電，電容電壓下降，當電容電壓下降到UC≤1/3VDD,即UTH=UTR=UC≤1/3VDD時，電路再次翻轉(zhuǎn)，輸出又有OUT=0變?yōu)镺UT=1，如此周而復始，便形成振蕩。振蕩周期：T=t1+t2≈0.7（RA+RB)C+0.7RBC當前第10頁\共有30頁\編于星期日\3點

多諧振蕩器參數(shù)的計算tuctuoOOtw1tw2輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：

tw1：uC(0)=VCC/3V、

uC(∞)=VCC、1=(RA+RB)C、當t=tw1時，uC(tw1)=2VCC/3代入三要素方程。于是可解出

tw2：uC(0)=2VCC/3V、uC(∞)=0V、

1=RBC、當t=tw2時，uC(tw2)=VCC/3代入公式。于是可解出占空比（DurationRatio）當前第11頁\共有30頁\編于星期日\3點

555定時器的典型應(yīng)用電路

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖

這里要注意R的取值不能太小。（為什么？）若R太小，當放電管導通時，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。當前第12頁\共有30頁\編于星期日\3點工作原理

當無觸發(fā)脈沖信號時，輸入Ui="1",電源接通后，通過電阻R向電容C充電，當Uc(UTH)上升到2/3VDD時，OUT=0，放電管導通，放電UTH<2/3UDD,而2腳UTR=Ui=1>1/3VDD,此時OUT保持原態(tài)“0",稱這種狀態(tài)時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的穩(wěn)定狀態(tài)。

當有觸發(fā)信號，即:Ui=UTR=0<1/3VDD時，由于UTH<2/3VDD,則觸發(fā)器輸出由“0”變?yōu)椤?”，放電管由導通變?yōu)榻刂?，直流?VDD通過電阻對電容充電，電容兩端電壓UC（UTH）按指數(shù)上升，當UTH=UC<2/3VDD時輸出保持“1”不變，這種狀態(tài)即是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。

當UC(UTH)>2/3VDD時，又有UTR>1/3VDD,電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，OUT=0放電管導通，電容放電，電路自動返回穩(wěn)定狀態(tài)。當前第13頁\共有30頁\編于星期日\3點◆555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器

由于施密特觸發(fā)器無須放電端，所以利用放電端與輸出端狀態(tài)相一致的特點，從放電端加一上拉電阻后，可以獲得與3腳相同的輸出。但上拉電阻可以單獨接另外一組電源，以獲得與3腳輸出不同的邏輯電平。555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖所示,施密特觸發(fā)器屬于波形變換電路，該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變?yōu)槊}沖信號。圖施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(fā)器的工作原理和多諧振蕩器基本一致，無原則不同。只不過多諧振蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而施密特觸發(fā)器是靠外加電壓信號去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。所以，在施密特觸發(fā)器中，外加信號的高電平必須大于，低電平必須小于，否則電路不能翻轉(zhuǎn)。當前第14頁\共有30頁\編于星期日\3點

施密特觸發(fā)器的輸出波形如下：ui00uOtt2VCC/31VCC/3

施密特觸發(fā)器的波形圖

施密特觸發(fā)器的主要用于對輸入波形的整形。圖表示的是將三角波整形為方波,其它形狀的輸入波形也可以整形為方波。

施密特觸發(fā)器電路圖

當前第15頁\共有30頁\編于星期日\3點★光施密特觸發(fā)器RG為光敏電阻，光強時為低阻，2腳低電平，555置位，J不動作；光弱時呈高阻，6腳為高電平，555復位，J吸合。RG是什么元件？電路是如何工作的？當前第16頁\共有30頁\編于星期日\3點★簡易燈光控制電路什么元件？光敏管：光弱時，C-E間電阻極大；光強時，電阻很小。思考：燈L什么時候亮？光強？光弱？當前第17頁\共有30頁\編于星期日\3點實訓課題一秒指示測試電路實訓目的通過實踐操作使學生加深對555的感性認識，理解555定時器的工作原理掌握電路的安裝、調(diào)試、測量與分析的方法實訓器材工具：電子鉗、電烙鐵、鑷子等工具一套儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、示波器元件：略當前第18頁\共有30頁\編于星期日\3點電路圖當前第19頁\共有30頁\編于星期日\3點測試步驟及要求1.安裝電路完畢后，對照測試電路圖和裝配圖進行檢查，仔細查電路中各元件是否安裝正確，導線、焊接是否符合要求，檢查有極性元件是否安裝連接正確。2.用萬用表測量電源是否短路3.無誤后，按集成電路所標記的方向插上555集成塊，方可通電測試。4.測試要求：用示波器分別觀察、測量和記錄555定時器2腳6腳和3腳的輸入輸出波形，并記錄發(fā)光管的狀態(tài)。當前第20頁\共有30頁\編于星期日\3點調(diào)試：1.電路是否正常工作2.用示波器觀察2、3腳的波形ttu2u3當前第21頁\共有30頁\編于星期日\3點實訓課題二電壓監(jiān)視電路實訓目的通過實踐操作使學生加深對555的感性認識，理解555定時器的工作原理掌握電路的安裝、調(diào)試、測量與分析的方法實訓器材工具：電子鉗、電烙鐵、鑷子等工具一套儀表：穩(wěn)壓電源、萬用表、示波器元件：略當前第22頁\共有30頁\編于星期日\3點電壓監(jiān)視電路當前第23頁\共有30頁\編于星期日\3點調(diào)試：1.電路是否正常工作2.URP下1URP下2URP下3燈的狀態(tài)當前第24頁\共有30頁\編于星期日\3點實訓目的：1、掌握變音門鈴電路的工作原理2、學會變音門電路的安裝與調(diào)試3、學會簡單的故障排除實訓課題三：變音門鈴電路當前第25頁\共有30頁\編于星期日\3點變音門鈴電路當前第26頁\共有30頁\編于星期日\3點當前第27頁\共有30頁\編于星期日\3點

仿真圖當前第28頁\共有30頁\編于星期日\3點工作原理當按下按鈕電源通過V2對電容C1充電，電壓上升，那么4腳復位端電壓就會由低電位升高，不在復位，同時，由V1、R2、R3、C2及NE555組成了振蕩電路，它的周期為：T=0.7（R2+R3)C2+0.7R3C2，就會發(fā)出“?！钡穆曇?。當放開按鈕，C1不在充電改為放電，放電有一定時間，此時就會由原來的振蕩電路變成由R1、R2、R3、C2及NE555組成振蕩電路，周期為：