课题五组装与测试555时基电路和石英晶体多诣振荡器电路

1、任务一任务一 组装与测试组装与测试555延时控制电路延时控制电路任务二任务二 组装与测试组装与测试555施密特触发器施密特触发器任务三任务三 组装组装555时钟脉冲信号发生器时钟脉冲信号发生器任务四任务四 组装与测试石英晶体秒脉冲组装与测试石英晶体秒脉冲 振荡器振荡器*任务五任务五 仿真测试多谐振荡器仿真测试多谐振荡器任务一任务一 组装与测试组装与测试555延时控制电路延时控制电路 555是一种数模混合集成电路。只需外接若干电阻、电容等元件，就能构成定时器、施密特触发器、多谐振荡器等电路。 在实际生产中，以555芯片为核心构成的时间继电器应用十分广泛。555延时控制测试电路 任务引入任务引入

2、一、一、555集成电路的结构集成电路的结构555集成电路逻辑符号和管脚排列相关知识相关知识555集成电路内部结构框图555集成电路内部结构集成电路内部结构555集成电路功能表三、三、555构成延时接通控制电路构成延时接通控制电路 所谓延时接通，是指电路通电后需要延迟一定时间继电器才开始动作的电路。 555延时接通电路 电路的工作原理为：当接通电源时，由于电容器两端的电压不能突变，低电平触发端2脚为低电平，输出端3脚为高电平，继电器K无工作电压，其常开触点分断，负载不工作。此时，电源通过电位器RP和电阻器R1对电容器C1充电，当电容器两端的电压大于1/3 UCC而低于2/3 UCC时，输出端3脚

3、保持高电平不变，当电容电压大于2/3 UCC时，高、低电平触发端同为高电平，输出端3脚为低电平，继电器K线圈电压约为12V，后其常开触点闭合，控制负载通电工作。 延时时间tW的长短与电容器的充电过程的快慢有关，可按下式计算：四、四、555构成延时断开控制电路构成延时断开控制电路 555延时断开电路 操作步骤操作步骤 （1）分析图示电路工作原理，计算理论延时时间。 （2）关闭直流稳压电源开关，将555集成电路等元件插入面包板。 （3）将+5V电压接到555集成电路8脚和4脚，将电源负极接到555集成电路的1脚。 （4）根据表格内容将电位器阻值调到最小或最大。 （5）接通电源开关时开始计时，此时发

4、光二极管LED2亮，LED1灭。 （6）当发光二极管LED1亮，LED2灭时，说明延时时间到，将实际延时时间填入表内。将理论延时时间与实际延时时间作比较，如果相差较多，应找出原因。任务实施任务实施任务二任务二 组装与测试组装与测试555施密特触发器施密特触发器 施密特触发器有两个显著的特点：一是输入信号上升和下降过程中，引起输出信号状态变换的输入电平是不同的，其差值称为回差电压；二是输出电压波形的边沿很徒，可以得到理想的矩形脉冲。 在自动控制中广泛应用回差电压特性。例如在水塔的水位控制中，若回差电压（通过水位传感器将水位差变换为回差电压）合适，则水泵启动与停止的间歇合理；若回差电压太小，则很小

5、的水位变化便会引起水泵频繁地启动和停止，容易损坏水泵电动机。任务引入任务引入 一、施密特触发器的电压转移特性一、施密特触发器的电压转移特性施密特触发器的电压转移特性 输出由高电压转换为低电压的临界输入电压称为上门槛电压U+ ；输出由低电压转换为高电压的临界输入电压称为下门槛电压U 。 通常U+U-，上门槛电压U+与下门槛电压U-的差值称为回差电压。相关知识相关知识二、二、555集成电路构成的施密特触发器集成电路构成的施密特触发器555集成电路构成的施密特触发器 若输入信号ui是一个三角波，由555集成电路的工作原理可知，当外加电压ui增加到大于2/3 UCC时，2脚和6脚同为高电平，3脚由高电

6、平翻转为低电平；当外加电压ui下降到小于1/3 UCC时，2脚和6脚同为低电平，3脚从低电平翻转为高电平。其上门槛电压U+ 为2/3 UCC，下门槛电压U为1/3 UCC，回差电压等于2/3 UCC1/3UCC1/3UCC。 利用施密特触发器很容易把非矩形波的输入信号变换为矩形脉冲信号。当输入电压ui为三角波时，只要三角波的幅度高于施密特触发器的上门槛电压U+ ，就可以在输出端得到矩形脉冲。三、三、555集成电路构成的门槛电压可调的施密特触发器集成电路构成的门槛电压可调的施密特触发器555构成的门槛电压可调的施密特触发器 上门槛电压U+ 为稳压二极管的输出电压US，下门槛电压U 为1/2 US

7、，回差电压等于US1/2US1/2US。 四、应用举例四、应用举例TTL逻辑电压检测器逻辑电压检测器TTL逻辑电压检测器 当检测点为低电平时，输出端3脚输出高电平，绿色发光管亮；当检测点为高电平时，输出端3脚输出低电平，红色发光管亮。 操作步骤操作步骤任务实施任务实施任务三任务三 组装组装555时钟脉冲信号发生器时钟脉冲信号发生器 在时序逻辑电路中，时钟脉冲信号起着重要的同步作用，可利用555集成电路来组装图示的脉冲信号发生器。555脉冲信号发生器任务引入任务引入 555集成电路构成的多谐振荡器相关知识相关知识 电路的工作原理是：当接通电源时，由于电容器两端的电压不能突变，低电平触发端2脚和高

8、电平触发端6脚的电位均小于1/3 UCC，555集成电路被置位，输出端3脚为高电平，放电管截止。 电源通过电阻R1和R2对电容器C进行充电，电容两端的电压逐渐升高，在到达2/3 UCC之前，输出端3脚保持高电平不变。当电容两端的电压达到2/3UCC时，555集成电路被复位，输出端3脚变为低电平，同时放电管导通，电容器C经过7脚和电阻R2放电，电容器上的电压逐渐下降。 当电容器电压下降到1/3UCC时，555集成电路再次被置位，输出端3脚为高电平，放电管截止，电容器放电停止，电源通过电阻R1和R2再次对电容C充电，如此反复，形成振荡，输出连续矩形脉冲波，振荡频率可达500kHz。充电时间为： 放

9、电时间为： 振荡周期为： W11212tln2(R +R )C0.7 R +RC（）W222t=ln2R C0.7R CW1W212T= t+ t=0.7R +2RC（） W11212tR +Rq =TR +2R 占空比为： 注意事项注意事项 （1）电阻均采用水平安装方式，并贴紧万能焊接板，色标法电阻的色环标志顺序方向一致。 （2）发光二极管采用垂直安装方式，高度要求为管底部离万能焊接板62mm。 （3）集成电路插座应紧贴万能焊接板安装。 （4）所有焊点均采用直脚焊，焊接完成后剪去多余引脚，留头在焊面以上0.51mm，且不能损伤焊接面。任务实施任务实施 操作步骤操作步骤 （1）将集成电路块55

10、5插入集成电路插座上。 （2）将+5V电压接到555脉冲信号发生器面包板上。 （3）接通电源，发光二极管LED闪烁。 （4）调节电位器，增加阻值时，LED闪烁频率变慢；减小阻值时，LED闪烁频率变快。任务四任务四 组装与测试石英晶体秒脉冲振荡器组装与测试石英晶体秒脉冲振荡器 利用石英晶体产生的高频信号，经过多级分频后可以得到频率精确度和稳定度很高的脉冲信号。在图示石英晶体秒脉冲振荡器电路中，CD4060输出频率为2Hz，将JK触发器74LS112接成T触发器进行2分频，便得到1Hz的秒脉冲信号。任务引入任务引入 石英晶体秒脉冲振荡器电路 一、石英晶体振荡器一、石英晶体振荡器 石英晶体按一定的方

11、式切割下来的薄片，称为石英晶片，石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种电谐振元件。 二、二、14级计数器级计数器/分频器分频器/振荡器振荡器CD4060 相关知识相关知识 注意事项注意事项 石英晶体的石英片很薄又很脆，很怕受到剧烈振动。如果不慎掉到地上，容易将内部晶体震坏。 操作步骤操作步骤 （1）将IC、晶振等元件插入面包板。 （2）用插接线连接电路。 （3）接通电源后，发光二极管LED立即以秒脉冲频率闪烁。 任务实施任务实施*任务五任务五 仿真测试多谐振荡器仿真测试多谐振荡器555集成电路构成的多谐振荡器仿真测试电路一、一、555多谐振荡器仿真测试多谐振荡器仿真测试任务实施任务实施 操作步骤操作步骤 （1）从混合元件库中拖出555集成电路。 （2）从电源库中拖出直流电源UCC和接地，并将电源值设置为9V。 （3）从基本元件库中拖出电阻和电容，并修改标称数值。 （4）从仪表栏中拖出双踪示波器，A通道接555集成电路的输出端3脚，观察输出矩形波脉冲信号；B通道接555集成电路的2脚和6脚，观察电容器的充放电波形。 （5）连接电路后按下仿真开关进行测试。 （6）双踪示波器显示波形如图5-16所示，可以看出输出波形为矩形波。石英晶体多谐振荡器仿真测试电路二、石英晶体多谐振荡器仿真测试二