数字电子技术课程实践项目

SHANGHAI UNIVERSITY

数字电子技术课程实践项目报告

COURSE REPORT

课程名称：数字电子技术基础

课程号: 09365005

授课教师：

学号: ---------

姓名：西木小卒

所属：电气工程及其自动化

数字电子技术课程实践项目

项目名称：用555定时器构成的单稳态触发器、多谐振荡器、施密特发生器进行设计和仿真

使用软件：Mutisim

1. 555定时器电路

1.1结构特点：

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555 定时器的内部电路框图如图1.1.(a)所示。

1.1.(a)

它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压Vcc/3 和2Vcc /3

1.2功能特点：

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5 脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2Vcc/3，C2的反相输入端的电压为Vcc/3。若触发输入端TR的电压小于Vcc/3，则比较器C2的输出0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2Vcc/3，同时TR 端的电压大于Vcc /3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为低电平。

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端Vss或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端TR。

3脚：输出端Vo。

4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：高触发端TH。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源Vcc，双极型时基电路Vcc的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路Vcc的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

1.3电路功能：

1.3.(a)

2. 施密特触发器

2.1施密特触发器特点

施密特触发器在电子电路中常用来完成波形变换、幅度鉴别等工作，电路具有以下工作特点：

电路的触发方式属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入电压达到某一定值时，输出电压会发生跳变。由于电路内部正反馈的作用，输出电压波形的边沿很陡直。

在输入信号增加和减少时，施密特触发器有不同的阈值电压，正向阈值电压V T+和负向阈值电压V T-。正向阈值电压与负向阈值电压之差，称为回差

电压，用ΔV

T 表示（ΔV

T

=V

T+

-V

T-

）。根据输入相位、输出相位关系的不同，施

密特触发器有相同的同相输出和反向输出两种电路形式。其电压传输特性曲线及逻辑符号分别如图2.1.(a)、2.1.(b)所示。电路的特性曲线类似于铁磁材料的磁滞回线，此曲线就作为了施密特触发器的标志。

2.1.(a)反向输出施密特电路的传输特性及逻辑符号

2.1.(b)正向输出施密特电路的传输特性及逻辑符号

2.2 使用555定时器组成施密特触发器

2.2.1 仿真电路及工作波形图

2.2.1(a)

2.2.1(b)

2.2.1(c)

电路仿真参数及工作波形见图2.2.(b)，输入电压V I为三角波，Vp=5V，f=1Hz，接入到示波器Channel_B，直流耦合；输出电压V o为矩形波，f=1Hz，接入到示波器Channel_A，直流耦合。

电路的电压传输特性曲线为图2.2.1(c)，示波器耦合方式为A/B，两通道均为直流耦合。

2.2.2 仿真分析

当Vi由0V开始逐渐增加，当Vi2Vcc/3，Vo就由高电平跳变为低电平；之后Vi再增加，仍是Vi>2Vcc/3，电路输出端保持低电平不变。

如果Vi由大于2Vcc/3的电压值逐渐下降，只要Vcc/3

根据图2.2.1(c)可知，电路实现了施密特触发器的功能，触发器的正、负向阈值电压分别为2Vcc/3和Vcc/3。

3. 单稳态触发器

3.1 单稳态触发器特点

没有触发脉冲作用时电路处于一种稳定状态；

在触发脉冲作用下，电路由稳态反转到暂稳态。暂稳态是一种不能长久保持的状态；

由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间决定于电路中的RC参数值。

单稳态触发器的这些特性被广泛应用于脉冲的整形、延时和定时等。

3.2 使用555定时器组成单稳态触发器

3.2.1 仿真电路及工作波形

3.2.1(a)

3.2.1(b)

电路仿真参数如图3.2.1(a)所示，输入电压Vi接示波器Channel_B，Y轴位移为-1.2，输出电压Vo接示波器Channel_A，Y轴位移为1，电容C2接示波器Channel_C，Y轴位移为0，3个通道皆为5V/Div，500ms/Div。

输入信号Vi的占空比为50%，Vp=1.25V，偏置电压为1.25V，f=5Hz。

3.2.2 仿真分析

没有触发信号时Vi处于高电平（Vi>Vcc/3），如果接通电源后Q=0。Vo=0，T导通，电容通过放电三极管T放电，使Vc2=0，Vo保持低电平不变。如果接通电源后Q=1，放电三极管T就会截止，电源通过电阻R向电容C2充电，V C2上升到2Vcc/3时，由于R=0，S=1，锁存器置0，Vo为低电平。此时放电三极管T导通，电容C2放电，Vo保持低电平不变。因此，电路导通后在没有触发信号时，电路只有一种稳定状态Vo=0。

若触发输入端施加触发信号（Vi

3.2.1(b)。

忽略T的饱和压降，则V C2从零电平上升到2Vcc/3的时间，即为输出电Vo的脉宽t W，t W=RC2ln3≈1.1RC2。根据工作波形可知实际电路的脉宽t W=1/f*5.5=1.1s，电路脉宽理论值t W≈1.1RC2=1.1*100kΩ*10uF=1.1s，实际值与理论值温和良好。由图3.2.1(b)可知，在一个t W内，即在电路的暂稳态的持续时间内，加入新的触发脉冲未影响到电路工作状态，故电路为不可重复的触发单稳态触发器。

4. 多谐振荡器

4.1 多谐振荡器特点