实验八时基电路及其应用

1、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81所示。 表81 555电路的功能表输 入输 出RDvI1vI2vO三极管的状态01111(2/3)VCC(2/3)VCC(2/3)VCC(1/3)VCC(1/3)VCC(1/3)VCC(1/3)VCC低低不变高高导通导通不变截止截止图81 555定时器引脚排列5551 2 3 48 7 6 5VCCVODvI1(TH)VCOGNDRDvOvI2(TR)555定时器

2、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100k1（实验箱上已配置）、可变电阻器10k1（实验箱上已配置），电阻5.1k2，电容器0.01F2、100F1。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82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tw(即

3、为延时时间，如图83所示)决定于外接元件R、C值的大小，其理论值由下式决定tW=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。图83单稳态电路的延迟时间vIt0vCt0vOt0tW(2/3)VCCRCC0vCvO100k100F0.01FvIvI1vI2VODVCOVCCRD+582单稳态触发器负极性单次脉冲源+12348765555VCCVODvI1VCOvOvI2GNDRD单次脉冲源-5V+5V地100m100k+0.01m图84单稳态电路实物连接图实验步骤如下：(1)按照图82在图84中模拟连接好电路。(2)按图84接好实物电路图，输

4、入端vI(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vO(3脚)端的电压值，这是稳态时的电压，做好记录，填在表82中。万用表继续保留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vO(3脚)端的电压值会发生翻转，经过一段时间后，vO(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tW。读出这段时间并做好记录，填在表82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。表82tW的数值表，计算公式tW=1.1RC，其中R=100kW，C=100mF稳态输出电

5、压值vO(V)脉宽的理论值tW1 (s)脉宽的实测值tW2 (s)脉宽的绝对误差(s)DtW=|tW1- tW2|脉宽的相对误差(DtW/tW1)100%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85所示，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器。电容C在(1/3)VCC和(2/3)VCC之间充电和放电，其波形如图86所示。输出信号的时间参数是 T=tW1+tW2 ， tW1=0.7(Rl+R2)C， tW2=0.7R2C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

6、器应用很广。2C067R1CvCvO5.1k0.01F0.01FVODvI2vI1VCOVCCRD+5V15485553R25.1k图85 多谐振荡器图86 多谐振荡器的波形vOt0tW1vCt0(2/3)VCC(1/3)VCCtW2T如果同学们有兴趣，可尝试把R1接入10kW电位器，调节电位器的数值，可以调节振荡频率。图87多谐振荡电路实物连接图12348765555VCCVODvI1VCOvOvI2GNDRD-5V+5V地0.01m+0.01m5.1kW5.1kW实验步骤如下：(1)按照图85在图87中模拟连接好电路。(2)按图87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

7、C和vO的波形，并记录在图88中，读出vO的周期T，tW1、tW2，vC锯齿波的最大电压值和最小电压值，计算出vO的频率f，做好记录，填在表83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。vCt0表83tW1的理论值(s)tW1的实测值(s)tW2的理论值(s)tW2的实测值(s)T的理论值(s)T的实测值(s)T的绝对误差DT=|T实-T理|T的相对误差DT/T理100%实测频率f(Hz)图88多谐振荡器的实测波形vOt03、用555电路组成施密特触发器电路如图89所示，只要将脚2、6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器(其中7脚悬空)。如

8、果在vI端输入正弦波，可得出如图810所示出的波形图，传输特性曲线如图811所示。0.01F436C02vI1VCOVCCRDvI2+5V158555vI图89 施密特触发器vO+5V10kW此处接逻辑电平显示器。vI0t(1/3)VCC(2/3)VCCvO0t图810 施密特触发器输出波形由于实验条件的限制，输入信号vI改为使用缓慢变化电压输入，如图89中的10kW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89在图811中模拟连接好电路。(2)首先把vI调到0V(使用万用表观测)，再按图811接好实物电路图，检查电路无误后，通电，此时与vO连接的逻

9、辑电平显示二极管应发亮。(3)缓慢增加vI的数值，直至与vO连接的逻辑电平显示二极管熄灭，用万用表记录下此时的vI值，即为VT+（理论值为2VCC/3），填写至表84中。(4)缓慢减少vI的数值，直至与vO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vI值，即为VT（理论值为VCC /3），填写至表84中。(5)把实测的VT+与VT与理论值相比较，利用以下式子计算出回差电压DVT= VT+VT(6)在图812中画出本实验实际测量的施密特触发器传输特性曲线。表84VT+的理论值(V) VT+的测量值(V)VT的理论值(V)VT的理论值(V)回差电压的理论值DVT理(V)回差电压的测量值DVT测(V)测量中回差电压的绝对