文档介绍：实验十一 555定时器及其应用
一、实验目的
。
2. 熟悉集成定时器的典型应用。
二、实验原理
集成定时器是一种模拟,数字混合型的中规模集成电路,只要外接适当的电阻电容等元件,可方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。定时器有双极型和CMOS两大类,结构和工作原理基本相似。通常双极型定时器具有较大的驱动能力,而CMOS定时器则具有功耗低,输入阻抗高等优点。国产定时器5G1555与国外555类同,可互换使用。图3-11-1(a)、(b)为集成定时器内部逻辑图及引脚排列,表3-11-1为引脚名。
图3-11-1 (a) 图3-11-1 (b)
从定时器内部逻辑图可见,它含有两个高精度比较器A1、A2,一个基本RS触发器及放电晶体管V。比较器的参考电压由三只5KW的电阻组成的分压提供,它们分别使比较A1的同相输入端和A2的反相输入端的电位为2/和1/,如果在引脚5(控制电压端U C)外加控制电压,就可以方便的改变两个比较器的比较电平,,保证参考电压稳定值。比较器A1的反相输入端接高触发端VB(脚6),比较器A2的同相输入端低触发端(脚2),和控制两个比较器工作,而比较器的状态决定了基本RS触发器的输出,基本RS触发器的输出一路作为整个电路的输出(脚3),另一种接晶体管V的基极控制它的导通与截止,当V导通时,给接于脚7的电容提供低阻放电通路。
集成定时器的典型应用
1. 单稳态触发器
单稳态触发器在外来脉冲作用下,能够输出一定幅度与宽度的脉冲,输出脉冲的宽度就是暂稳态的持续时间
tw。
图3-11-2为由555定时器和外接定时元件RT、CT构成的单稳态触发器。触发信号加于低触发端(脚2),输出信号uo由脚3输出。
图3-11-2 (a) 图3-11-2 (b)
在ui端未加触发信号时,电路处于初始稳态,单稳态触发器的输出uo为低电平。若在ui端加一个具有一定幅度的负脉冲,如图3-11-2(b)所示,于是在2端出现一个尖脉冲,使该端电位小于1/从而使比较器A2触发翻转,触发器的输出uo从低电平跳变为高电平,暂稳态开始。电容CT开始充电,uCT按指数规律增加,当uCT上升到2/时,比较器A1翻转,触发器的输出uo从高电平返回低电平,暂稳态终止。同时内部电路使电容CT放电,uCT迅速下降到零,电路回到初始稳态,为下一个触发脉冲的到来作好准备。
暂稳态的持续时间tw决定于外接元件RT、CT的大小: tw=
改变RT、CT可使tw在几个微秒到几十分钟之间变化。CT尽可能选得小些,以保证通过T很快放电。
2. 多谐振荡器
和单稳态触发器相比,多谐振荡器没有稳定状态,只有两个暂稳态,而且无须用外来触发脉冲触发,电路能自动交替翻转,使两个暂稳态轮流出现,输出矩形脉冲。
表3-11-1
引脚号
1
2
3
4
5
6
7
8
GND
TC
out
RD
uC
TH
Ct
UCC
引
脚
名
地
触
发
端
输
出
端
复
位
端
电外
压接
端控
制
阈
值
端
放
电
端
电
源
端
图3-11-3所示为由555定时器和外接元件R1、R2、C构成的多谐振荡器,脚2和脚6直接相连,它将自激发,成为多谐振荡器。
外接电容C通过R1+R2充电,再通过R2放电在这种工作模式中,电容C在1/ 和2/之间充电和放电,其波形如图3-11-3(b)所示。
充电时间(输出为高态) t1=(R1+R2)C
放电时间(输出为低态) t2=
周期 T=t1+t2=(R1+2R2)C
f= =
1
T (R1+2R2)C
振荡频率
图3-11-3 (a) 图3-11-3 (b)
3. 施密特触发器
图3-11-4为由555定时器及外接阻容元件构成的施密特触发器。
图3-11-4 图3-11-5 图3-11-6
设被变换的电压us为正弦波,其正半周通过二极管D同时加到555定时器的2
脚和6脚,ui为半波整流波形。当ui上升到 UCC时,uo从高电平变为低电平;当
ui下降到1/时,uo又从低电平变为高电平,图3-11-5示出了us、ui、uo的波形图。
可见施密特触发器的接通电位UT+为 UCC,断开电位UT-为1/,
UT+ - UT =2/ - 1/ = 1/,电压传输特性如图3-11-6所示。
三、实验设备与器件
1. EEL—08组件 2. 示波器 3. 信号源及频率计
4. EEL—07组件