实验7时基电路的基本应用讲解

1、南通大学计算机科学与技术学院计算机数字逻辑设计实验报告书实验名时基电路的基本应用班级计嵌151姓名张耀指导教师 顾晖 日 期 2016-12-9实验七时基电路的基本应用一、实验目的1、熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点2、掌握555型集成时基电路的基本应用二、实验用器件和仪表74LS112 (74LS73)双 J-K 触发器 2 片74LS175四D触发器1片74LS10三输入端三与非门1片74LS00二输入端四与非门1片4位计数器74LS161 2片三、实验内容集成时基电路又称为集成定时器或 555电路，是一种数字、模拟混合型的中规 模集成电路，应用十分广泛。它是一种产生时间延迟

2、和多种脉冲信号的电路，具电路类型有双极型和CMOS1两大类，二者的结构与工作原理类似。几乎所有的 双极型产品型号最后的三位数码都是555或556 :所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556,二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。 555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压 V CC 二+5V-+15V,输出的最大电流可这 200mA CMOS1的电源电压为+3-+18V。电路的工作原理555、1.555电路的内部电路组成如图 7.1所示。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T ,比较器的参考电压由三只5KQ的电阻器构成的分

3、压器提供。它们分别使高电平比较器A 1的同相输入端和低电平比较器A 2的反相输入端的参考电平为 2/3VCC和1/3V CC o A 1与A 2的输出端控制 RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6端输入并超过参考电平 2/3 V CC时，触发器复位，555的输出端一3端输出低电平，同时放电 开关管导通。当输入信号自2端输入并低于1/3V CC 时，触发器置位，555的3端输出高电平，同时放电开关管截止。R皿复位端(4端)，当RD =0时，555输出低电平。平时RD d端开路或接V 的参考电A 1作为比较器2/3 V CC ,平时输出端)5是控制电压端(VG CC 平，当5端外接一个输入

4、电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出 的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uF的电容器到地，起滤波 作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，给接于7端的电容器提供低阻放电通路。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。 利用它可以构成从微秒 到数十分钟的延时电路、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。2、555定时器的典型应用(1)构成单稳态触发器由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触 发器,稳态时555电路输入端处于电源

5、电平。内部放电开关管T导通，输出端为低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经C 1加到2端时，并使2端电位瞬时低于1/3 V CC,低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电 容C开始充电，V C按指数规律增长。当V C充电到2/3 V CC时，高电平 比较器动作，比较器A 1翻转，输出V 0从高电平返回低电平，放电开关管 T 重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态。电 路图如图7.3 ,波形如图7.4所示。BCCI 口丞图7. 1 556电路内部框图暂稳态的持续时间t w(即为延时时间)决定于外接元件R、C值的大小。tw =1.1RC通过改变R、C的大小，可使延

6、时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。(2)构成多谐振荡器电路图、波形图如图7.5 (a)(b),由555定时器和外接元件 R 1、R 2、C构成多谐振荡器。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过 R1、R 2向C充电，以及 C通过R 2向放电端C t放电，使电路产生振荡。电容 C在1/3V之间充电和放电，输出信号的时间参数是：2/3V CC和CCT=t w1 +t w2 t w1 =0.7(R 1 +R 2 )C t w2 =0.7R 2 C一般要求 R1与R2均应大于或等于 1KQ,但 R1+R2应小于或等于 3.3M Q。rm i- r .vt -r k -

7、 Jr.a.看工、.“巾 r-J orftran r j ww - l -龙工十上 灶1 itmi(3)构成施密特触发器 电路如图7.6所示。只要将2、6两端连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。图 7.7 是V i和V 0的 波形变换图。Vi是正弦波经C1加到555定时器的2端和6端，当V i波形上升到 又从低电平 V 0时，1/3V CC 下降到了 V i从高电平翻转为低电平；当 V 0时，2/3V CC . 翻转为高电平。其回差电压为：A U= 2/3V CC -1/3V CC = 1/3V CC(a)(b7.5匕谯根姿器由睁佟.油形国三、实验所用器件和仪表1、示波器 1 台片1

8、NE555 2、3、电阻、电容 4、信号源四、实验内容1、多谐振荡器VC的波形，测定振荡周期。与V0按线，用示波器观测)按图(17.8) 中振荡周期的理论值， 跟测量值进行对比， 理解理论值与实际值的差异) 计算(21原因。值， 观测波形及频率的变化。 C2、R2、R1)改变3 (.,2、单稳态触发器(1)按图7.9连线，取R=2KQ , C=1uF,输入信号 Vi为幅值5V、频率5Hz的正弦波，用示波 器观测Vi、V0波形，测量幅度与暂稳时间。(2)分别改变 R=200kQ、C=1uF,观测Vi、V0波形的变化，测量幅度及暂稳时间。(3)分别计算(1)和(2)中脉冲宽度，跟测量值进行对比，

9、理解理论值与实际值的差异原因NE5553、单稳态触发器(1)按图7.10接线，输入信号由交流 SINE信号源提供，Vi的频率为5Hz,幅值5V。观测输 出波形，测绘电压传输特T算出回差电压U。(2)输入信号改由 PULS信号源提供，Vi的频率为5Hz,幅值5Vo观测输出波形，测绘电 。U压传输特性，算出回差电压图7.g单稳态触发器仿真电路接线4、应用扩展图7.11所用555的两个时基电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。(1)确定图中未定元件参数(2)用示波器观察输出波形并记录电路原理图四、.1、多谐振荡器单稳态触发器2.3、施密特触发器五、实验过程及数据记录1、多谐振荡器(1)按图7.8按

10、线，用示波器观测VC与V0的波形，测定振荡周期高电平：Tw1=4.97ms-(-62.72ms)=67.69ms低电平：Tw2=34.78ms-4.97ms=29.61msT=Tw1+Tw2=97.5ms震荡周期：(2)计算(1)中振荡周期的理论值，跟测量值进行对比，理解理论值与实际值的差异原因理论震荡周期：T=0.7*(R1+2R2)C=0.7*(51k+2*47k)*910n=980k*910n=89.18ms产生差异的原因：1、测量不准确。(3)改变R1、R2、C2值，观测波形及频率的变化。将R1改为102k,R2改为94k, C2改为1082n。震荡周期：T=188.78msT=0.7

11、*(R1+2R2)*CDigital。亡浦口=叩2Cure ere2、单稳态触发器(1)按图7.9连线，取R=2KD , C=1uF,输入信号Vi为幅值5V、频率5Hz的正 波形，测量幅度与暂稳时间。V0、Vi弦波，用示波器观测(2)分别改变R=200kQ、C=1uF5观测Vi、V0波形的变化，测量幅度及暂稳时Tw1=122.5ms,Tw2=75ms震荡周期：T=197.5ms测量幅度：5V暂稳时间：122.5ms(3)分别计算(1)和(2)中脉冲宽度，跟测量值进行对比，理解理论值与实 际 值的差异原因3、单稳态触发器(1)按图7.10接线，输入信号由交流SINE信号源提供，Vi的频率为5Hz,幅 值5V。观测输出波形，测绘电压传输特性，算出回差电压AU。IIICh.ll malG EhauuMDU gital Uscil cscope