555时基电路及其应用

555时基电路及其应用

一、实验目的

1．掌握555时基电路的基本功能

2．了解555时基电路的应用。

二、实验原理与说明

555集成电路是70年代初出现的，开始只是用作定时器，所以称为555定时器或555时基电路，简称555电路。但是后来发现它有很多优异的性能而且用途极广，表现在：一是定时的精度、工作速度和可靠性高；二是使用电源电压范围宽（2～18V），能和数字电路直接连接；三是有一定的输出功率，可直接驱动微电机、指示灯、扬声器等；四是结构简单，使用灵活，用途广泛，可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、双稳触发电路、检测电路、电源变换电路、频率变换电路等，被广泛应用于自动控制、测量、通信等各个领域。

555电路有双极型（TTL）和互补金属氧化物半导体型（CMOS）集成电路两大类，由于制造工艺的原因，两者内部电路上有较大的差别，但工作原理基本相同，下面以TTL型555电路为例，介绍其主作原理。

图3-3-1(a)和(b)是TTL555电路的逻辑图及管脚功能图。由图可知，555电路是由分压器。比较器、基本R—S触发器、输出级和放电开关五部分组成。

分压器的作用是向比较器提供基准电压A比较器的基准电压，B比较器的

基准电压。也可以在控制端（OC)上外加基准电压U，这时UA+=U，UB-=1/2 UO。在555电路中UA+ 被称为阈值电平，UB-被称为触发电平。因为分压器是由3个5KW电阻组成，所以这种集成电路称为555时基集成电路。

比较器A和B 是由运算放大器组成。当U+﹥U-时，比较器输出高电平“1”；当U+﹤U-时比较器输出低电平“0”。

基本R一S触发器是555时基电路的核心部分，其输出状态由两个比较器的输出电平决定。R为电路的复位端，当R=0时，不管触发器原来是什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，都使电路输出为“0”。

输出级从基本R一S触发器的Q端经反相器送到输出端，从逻辑上讲等于从Q端输出。由于反相器的作用，使得555电路的带负载能力提高了，可以直接驱动小型继电器、微电机、扬声器等。

555电路在使用中大多跟电容器的充放电有关，为了使充放电能够反复进行，此电路特别设计了一个放电开关。555时基电路的逻辑功能如表3-3-1所示。

表3-3-1 555时基电路的逻辑功能表

三、实验内容与步骤

1．用一块555 设计一个多谐振荡器电路。电源电压为5V，C取0．1μF，要求振荡频率为lkHz，占空比约为0.5。请画出多谐振荡器电路图，并计算出R1和R2的阻值。振荡周期T≈0.7(R1+2R2)C

占空比＝

用示波器观测，记录输出端及电容两端UO的波形，并实测振荡周期和幅度。

2．将任务1所设计的电路的CO端接人0～5V的直流电压，用示波器测量UO的频率变化范围。

3．将任务1所设计的电路的CO端接人频率为50Hz，峰—峰值为5V的正弦信号。用示波器观察并记录脉宽调制波形。

4．用一块555设计一个占空比可调的振荡器，占空比能在10% ～90% 之间连续可调。画出电路图，按图接好线，用示波器测出实际占空比的调节范围。

5．用555设计一个节电楼梯灯。要求有人上下楼时，只要接一下开关，就可使楼梯灯（用发光二极管代替）点亮1、2min，C取100μF。

6．用两块555设计一个救护车音响电路。参考电路如图3-3-2所示。

图3-3-2 救护车音响电路参考电路图7．若有兴趣，可接一个八度音程的电子琴电路。参考电路如图3-3-3所示。

图3-3-3 八度音程的电子琴电路参考图其各度音对应的频率为：

C D E F G A

B C

1 2 3 4 5 6

7

f(Hz)216.6 293.7 329.7 349.2 392.0440.0 493.9 523.3

其中各度音配用的电阻（R1~R8）需自己设计并经调试确定，可先用一个电位器代替调准后，再换成固定电阻。

四、设备仪表及元器件

１．示波器１台；

２．数字逻辑实验箱１台；

３．数字万用表１块；

４．元器件：

555集成时基电路２块（或556集成时基电路1块）

PNP型硅三极管（如3CG2F）１只

二极管（如2 CK11）２只

电位器：100kΩ 2个10KΩ １个

电解电容47μF／16v、10μF／16V、100μF/16V各１个

涤纶电容0.1μF １个

电阻若干个

五、预习要求

1．阅读本实验的原理说明及任务。查阅555时基电路的有关参数及典型应用。

2．按任务要求设计电路，计算电路参数，画出电路图。

六、设计总结

1．整理实验数据，并与估算值比较。

2．绘出实测各振荡器的波形。

3．画出各设计电路的原理电路图

4．分析讨论实验中遇到的问题和解决的措施。