应用555定时器组成施密特触发器

_课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号设计名称：应用555定时器组成施密特触发器起止日期： 指导教师：设计要求：1、明确设计题目，确定方案。对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。谢谢阅读2、单元电路的设计和元器件的选择。要列出元器件清单3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。5、画出印制电路板图。感谢阅读6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。7、按要求撰写课程设计报告。报告内容包括目录、正文（概述，硬件原理图介绍，需要的元器件清单）绘制PCB图、PCB版的制作过程、结论（PCB版布线及制作要注意的问题，设计的电路版性能测试及总结，设计过程中遇到的问题及解决方法，心得等）、参考文献、附录（可有可无）等。精品文档放心下载排版要严格按课程设计撰写规范要求进行。_摘要施密特触发器是一种用途十分广泛的脉冲单元电路。利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲(图4)；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转，所以常称它为鉴幅器。用施密特触发器还能组成多谐振荡器和单稳态触发器。施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。为此，同学们通过书籍查阅了解到有多种方法可以组成施密特触发器，然后通过比较各种方案后，用555定时器组成施密特触发器，并通过去实验室实验和老师的指导了解到⑴施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。⑵电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲谢谢阅读关键词：施密特触发器，555定时器，阈值电压。_目录一：绪论…………………4谢谢阅读二：555定时器组成施密特触发器_2.1设计任务、要求及目的…………5谢谢阅读2.2555定时器……………………5谢谢阅读2.3设计施密特触发器的方案……7精品文档放心下载2.4主要参数……………………8精品文档放心下载2.5制作原理图…………………8谢谢阅读2.6制作PCB版……………………9感谢阅读2.6.1 制作步骤2.6.2 制作过程中遇到的问题、原因及解决办法三：结论………………10精品文档放心下载四：参考文献……………11感谢阅读五：附录………………11谢谢阅读绪论在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时谢谢阅读信号等。这些脉冲波形的获得通常有两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；谢谢阅读另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。本次课程设计是利用后感谢阅读_一种方法产生脉冲波形，主要是以中规模集成电路555定时器为典型电路构成施密精品文档放心下载特触发器。555定时器是一种多用途的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只感谢阅读需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，又称为时基电路。因谢谢阅读而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器以及通信等许多领域中都得到了广泛谢谢阅读的应用。555定时器组成施密特触发器。_定时器组成施密特触发器2.1设计任务、要求及目的2.1.1设计任务：用555定时器组成施密特触发器以及观测输出波形、测绘电压传谢谢阅读输特性、算出回差电压△U。2.1.2设计要求:1、明确设计题目，确定方案。对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。精品文档放心下载2、单元电路的设计和元器件的选择。要列出元器件清单3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。5、画出印制电路板图。谢谢阅读6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。感谢阅读2.1.3设计的目的：1、熟悉555型集成时基电路结构、工作原理。谢谢阅读2、掌握555型集成时基电路的基本运用。3、掌握用protel99编辑原理图，生成PCB图，制作PCB版。感谢阅读4、掌握用示波器测定施密特触发器的电压传输特性曲线。感谢阅读2.2 555定时器定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。感谢阅读2.2.1555电路的结构组成和工作原理【1】_电路组成及其引脚1555的工作原理它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电谢谢阅读平比较器C2的反相输入端的参考电平为2Vcc和1Vcc。C1和C2的输出端控制RS谢谢阅读3 3触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过2Vcc时，触发器复位，555谢谢阅读3的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于感谢阅读13Vcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。谢谢阅读D是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。精品文档放心下载Vco是控制电压端（5脚），平时输出2Vcc作为比较器A1的参考电平，当5脚谢谢阅读3外接一个输入电压，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0.01F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。感谢阅读T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。感谢阅读_2.2.2 555电路的引脚功能(3)555电路的引脚功能v12v11ISvo触发阈值复位放电端输出1Vcc>2Vcc1导通0331Vcc2Vcc1原状态331Vcc1Vcc1截止133××0导通02.3 设计施密特触发器的方案2.3.1用TTL门构成的施密特触发器2所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。图中G1为与非门，G2为反相器，vⅠ通过电阻R1和R2来控制门的状态。因为R1R2值不能取很大，因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。感谢阅读图2两级TTL门构成的施密特触发器当输入vⅠ=0时，门G1截止，vO=VOH；门G2导通，输出vO=VOL。当vⅠ逐步上升，使二极管D导通，则:v1’=(v1-vD)R2／（R1+R2）+VOL谢谢阅读_式中，VD为二极管D导通压降，VOL≈0.3V≈0V.当v1上升到Vth时，由于G1另一输精品文档放心下载入端v1＇仍低于Vth，电路状态不变。当vⅠ逐步上升至使v1＇≥Vth(Vth为TTL门阈值感谢阅读电平）时，门G1将由截止转为导通；门G2由导通转为截止，vO=VOH，触发器发生一谢谢阅读次翻转。此时vⅠ为上限触发电平,如果忽略v1＇＝Vth时G1的输入电流，则可得到v1’谢谢阅读=Vth=(VT+—VD)R2/(R1+R2)故得 VT+=(R1+R2)Vth/R2+VD只要输入vⅠ>VT+，触发器就处于输出vO=VOH的稳定状态。感谢阅读当输入vⅠ逐步下降时，只要vⅠ≤Vth，门G1将由导通转为截止，vO=VOH； 门感谢阅读G2由截止转为导通，vO=VOL，触发器再次发生翻转，此时vⅠ为下限触发电平VT-=Vth，感谢阅读因此，电路的回差电压△VT=VT+—VT-=R1Vth/R2+VD调整电阻R1和R2得分压值，可以改变回差大小。感谢阅读2.3.2 555定时器组成施密特触发器主要工作原理：如图3所示，当Vi=0时，由于V11=V12=Vi=0,电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则Vi=1，当Vi继续上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1不会变。当Vi升高到2/3Vcc时，电压比较器C1输出低电平，C2输出高电平；基本RS触发器被置“0”态；则VO=0，此后，Vi继续上升到Vcc，然后再降低，但在降低未达到1/3Vcc以前，VO=0的状态同样也不会改变。当Vi下降到1/3Vcc时，电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则VO=1，此后，vi继续下降到0，然后再上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1的状态不会改变。感谢阅读_32.3.3通过以上两种方案决定用555定时器组成施密特触发器。感谢阅读2.4主要参数（1）上限阈值电压Vth+。它是指Vi上升过程中，输出电压Vo由高电平VOH跳变到谢谢阅读低电平VOL时，所对应的输入电压Vi的值。在图3中Vth+=2/3Vcc。感谢阅读（2）下限阈值电压Vth_。它是指Vi下降过程中，输出电压VO由低电平VOL变到高精品文档放心下载电平VOH时，所对应的输入电压Vi的值。在图3中Vth_=1/3Vcc。谢谢阅读（3）回差电压△VT,又叫滞回电压。它定义为上限阈值电压与下限阈值电压的差，即感谢阅读△Vth=Vth+—Vth-=1/3Vcc。2.5制作原理图_步骤：（1）进入Protel99SE，创建一个数据库，选择菜单File/New命令，双击框中原理图服务器（SchematicDocument）图标，建立原理图设计文档，进入原理图设计界面。谢谢阅读（2）在设计管理器中选择BrowseSCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99SE子目录，在该目录中选择Library＼SCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，MiscellaneousDevicesDdb，ProtelDos库等，单击ADD按钮，即把元件库增加到元件库管理器中。精品文档放心下载（3）根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，按Space旋转元件位置，再用电器线将个元件连接好同时对元件进行编号、封装和设定。精品文档放心下载（4）选择菜单Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查。如果有错误，根据错误情况进行改正。精品文档放心下载原理图如下:_2.6制作PCB版2.6.1步骤：（1）择菜单File/New命令，双击框中PCB设计服务器（PCBDocument）图标，建立PCB设计文档，进入PCB设计界面。精品文档放心下载（2）选择菜单Design/Add/RemoveLibrary，在“添加/删除元件库”对精品文档放心下载话框中选取所有元件所对应的元件封装库，PCBFootprint。感谢阅读（3）布线规则是设置布线的各个规范：通过Design—Rules进行设置安全间距、走线层面和方向、过孔形状、走线线宽等a.双面板制作b.VCC和GND线宽为30mil,c.其它走线宽度为15mil。d.过孔为外径30mil，内径为25mil感谢阅读（4）选择菜单Design/LoadNets，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表.net文件，如果没谢谢阅读_有错误，单击Execute，也可在Sch原理图菜单Design—UpdatePcb进行，如果出现错误提示，必须更改错误。感谢阅读（5）调整元件封装，合理布局。Protel99SE既可以进行自动布线也可以进行手工布线，但是一般要手工布线，那样才能符合特定要求以及避免一些电器规则出错精品文档放心下载（6）最后做一次电器规则检查Tools工具—DEC如果有错误则必须更改好，直到最终的PCB板完整做好。谢谢阅读生成PCB图如下：2.6.2 从原理图生成PCB图时，出现了原理图不正确，其错误为(1)Nodenotfound（找不到元件某一焊盘）元件为二极管。分析原因：原因是元件电气图形符号引脚编号与元件封装图引脚编号不一致。解决办法：修改二极管电气图形符号的引脚编号，在protel99SE状态下，单击主工具栏的“打开”工具按钮，打开位于DesignExplore99\Library\PCB\GenericFootprint\Advpcb.ddb的元件封装图文件包，单