555多谐荡器的研究与应用 2.doc

基于555多谐振荡器的探究及应用 摘 要 ：本文通过对 555 多谐振荡器的频段测量、 设计、测量、 测量 分析等 过程研究, 说 明 555 多谐 振荡器 是一个产生稳定、 低频段的方波电路。555定时器是一种中规模集成电路它使用灵活方便被广泛应用于脉冲的产生整形定时和延迟等。电路中介绍了555定时器及其逻辑功能以及由其构成的多谐振荡器的工作原理。通过举例论述了555多谐振荡器在流水灯电路中的应用，说明在实际生产中只要将其各个功能加以综合应用便可得到许多实用电路。 关 键 词：555定时器 频段测量 设计 多谐振荡器 流水灯电路 1 引言 电子技术自上个世纪七十年代以来, 一直是促进科技发展、 社会文明的主要技术, 既是近代科学技术的支柱, 又是高新技术的基础. 在高等学府的实验教学中, 数字电子技术是一门重要的基础学科. 通过实验验证数字电子技术的基本理论, 培养良好职业素质和动手操作的能力, 且探究式的系列实验, 能够激发人的学习兴趣, 促进创造性的思维发展, 在有限的时间里, 进行既有实用性又有前途的数字电子技术的基础实验, 是一个值得探索的课题. 2 555芯片简介 555是一个八脚集成芯片，主要由分压器,两个高精度电压比较器，一个基本R S触发器，一个放电管和输出驱动反相器组成。其电路组成见图1-1符号，见图1-2，功能表见表1。 图1-1 555电路结构 图1-2 逻辑符号 2.1 对555时基集成电路的测量及分析 数字电路中同步时钟信号 C p 是一种矩形脉冲信号, 其作用是控制并协调系统各个部件的运作. 多谐振荡器可以产生这种 C p 信号, 故又被称为方波发生器. 图2-1 是由 5 55 时基集成电路构成的多谐振荡器及其波形图. 555 电路是一个数模混合电路, 可在单稳态或多谐振荡方式下工作, 应用范围十分广泛. 观察多谐振荡器波形、 测量频率及外电阻 Ra和Rb的线路图, 其中可变电阻 R等于R’a加上 R’b , Ra与R’a 之和相当于图 1 中的 RA , 类似地, RB 相当于Rb 与R’b 之和. 通过调节可变电阻 R ( 100K) , 波形的峰值为 5 V, 频率 f 在 40。26 ~ 52。19 Hz 之间连续变化的方波. 具体测量记录如表 1 所示. 图2-1
基于 55 5 的多谐振荡器 图2-2 观察多谐振荡器波形，测量频率及外电阻 Ra 和 Rb 的线路图 3 555多谐振荡器的工作原理 由555定时器构成的多谐振荡器如图3-1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压Uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。 由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电 容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。 为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。如图3-2所示为工作波形。 图3-1 555定时器构成多谐振荡器电路 图3-2 工作波形 4 555多谐振荡器在流水灯电路中的应用 采用数字集成电路的控制方法,结合十进制计数器/译码电路设计了该控制系统。该系统由电源、时钟电路、计数器和译码显示电路4部分组成。能实现任意方式的流水,只要改变每路发光二极管的数目和图案,就可以实现随心所欲的流水花样。它可作为工作状态指示,具有环保、节能等特点。 4.1 流水灯电路原理 电路由时基集成电路NE555构成的多谐振荡器和CD4017十进制计数/译码电路组成如图4-1。电源接通后，经R1、R2给电容C1充电，使逐渐升高，当时，3脚(Q端)输出为高电平。当上升到超过时，3脚输出仍为高电平。当继续上升到略超过时，RS触发器状态发生翻转，3脚输出为低