实验八555时基电路及其应用

实验八

555时基电路及其应用

一、实验目的

1、熟悉555定时电路的结构、工作原理及其特点；

2、掌握使用555定时器组成单稳态电路、多谐振荡电路和施密特电路； 二、实验原理

参考董宏伟编《数字电子技术实验指导书》P61。555电路的功能表如表8—1所示。

表8—1 555电路的功能表

555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就可以构成从几微秒到数十分钟的延时电路，方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。

三、实验设备与器件 l 、万用表一只

2、双踪示波器一台

3、555时基IC 一片，电阻器100k Ω×1（实验箱上已配置）、可变电阻器10k Ω×1（实验箱上已配置），电阻5.1k Ω×2，电容器0.01μF ×2、100μF ×1。

四、555定时器的实验内容

1、用555集成电路构成单稳态触发器（详细工作过程参考相关教材） 图8—2是由555定时器和外接定时元件R 、C 构成的单稳态触发器，暂稳态的持续时间t w (即为延时时间，如图8—3所示)决定于外接元件R 、C 值的大小，其理论值由下式决定

图8—1 555定时器引脚排列 GND ⎺R D

v O

v I2

t W =1.1RC

通过改变R 、C 的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。

实验步骤如下：

(1)按照图8—2在图8—4中模拟连接好电路。

(2)按图8—4接好实物电路图，输入端v I (2脚)接实验箱的单次负脉冲发生源(接好后先不要按动此按钮)，检查电路无误后，通电，用万用表测量v O (3脚)端的电压值，这是稳态时的电压，做好记录，填在表8

—2中。万用表继续保留

图

8—3单稳态电路的延迟时间

v

v

(2/3)V

图8—2单稳态触发器

单次脉冲源 -5V +5V

地 100μ

0.01μ

图8—4单稳态电路实物连接图

在此位置上不要撤出。

(3)迅速按一下负极性单次脉冲源的按钮，同时开始计时。此时v O (3脚)端的电压值会发生翻转，经过一段时间后，v O (3脚)端的电压值会再次翻转回稳态时的电压，这段时间就是延迟时间t W 。读出这段时间并做好记录，填在表8—2中。

(4)把实测的时间与理论计算的时间相比较，找出绝对误差值和相对误差值，分析误差的原因。

2、用555电路构成多谐振荡器（详细工作过程参考相关教材）

如图8—5所示，由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器。电容C 在(1/3)V CC 和(2/3)V CC 之间充电和放电，其波形如图8—6所示。输出信号的时间参数是

T =t W1+t W2 ， t W1=0.7(R l +R 2)C ， t W2=0.7R 2C

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555

定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此这种形式的多谐振荡器应用很广。

如果同学们有兴趣，可尝试把R 1接入10k Ω电位器，调节电位器的数值，可以调节振荡频率。

5.1k 0.01R 5.1k

图8—5 多谐振荡器

图8—6 多谐振荡器的波形

v v (2/3)V (1/3)V

实验步骤如下：

(1)按照图8—5在图8—7中模拟连接好电路。

(2)按图8—7接好实物电路图，检查电路无误后，通电，用双线示器同时检测v C 和v O 的波形，并记录在图8—8中，读出v O 的周期T ，t W1、t W2，v C 锯齿波的最大电压值和最小电压值，计算出v O 的频率f ，做好记录，填在表8—3中。

(3)把实测的时间与理论计算的时间相比较，找出绝对误差值和相对误差值，分析误差的原因。

表8—3

3、用555电路组成施密特触发器

电路如图8—9所示，只要将脚2、6连在一起作为信号输入端，即得到施密

图8—7多谐振荡电路实物连接图

-5V +5V

地 0.01μ+ 0.01μ 5.1k Ω

Ω

图8—8多谐振荡器的实测波形

v O t

0 v C

t

特触发器(其中7脚悬空)。如果在v I 端输入正弦波，可得出如图8—10所示出的波形图，传输特性曲线如图8—11所示。

由于实验条件的限制，输入信号v I 改为使用缓慢变化电压输入，如图8—9中的10k Ω可变电位器与稳压电源的接法，可在中间抽头处输出一变化的电压。

实验步骤如下：

(1)按照图8—9在图8—11中模拟连接好电路。

(2)首先把v I 调到0V(使用万用表观测)，再按图8—11接好实物电路图，检查电路无误后，通电，此时与v O 连接的逻辑电平显示二极管应发亮。

(3)缓慢增加v I 的数值，直至与v O 连接的逻辑电平显示二极管熄灭，用万用表记录下此时的v I 值，即为V T+（理论值为2V CC /3），填写至表8—4中。

(4)缓慢减少v I 的数值，直至与v O 连接的逻辑电平显示二极管重新发亮，用万用表记录下此时的v I 值，即为V T –（理论值为V CC /3），填写至表8—4中。

(5)把实测的V T+与V T –与理论值相比较，利用以下式子计算出回差电压 ∆V T = V T+–V T –

(6)在图8—12中画出本实验实际测量的施密特触发器传输特性曲线。

表8—4

CC

CC

图8—10 施密特触发器输出波形

图8—9 施密特触发器

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