电子技术技能与实训电子教案19 555时基电路与多谐振荡器的功能测试

电子技术技能与实训实训教案19555时基电路与多谐振荡器的功能测试119.1训练目标一、知识目标（一）了解555时基电路的组成、工作原理（二）掌握555时基电路的引脚排列和功能（三）掌握555构成的多谐振荡器的结构、工作原理（四）会画多谐振荡器的输出波形（五）会计算多谐振荡器的周期二、素养目标（一）通过小组探讨555的结构和原理，锻炼学生的理解和思维能力（二）通过电路调试，培养学生分析问题、解决问题的能力（三）通过分组合作探究，培养团队协作意识。119.2知识链接555时基电路，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和多种脉冲信号的电路，由于内部使用了三个5kΩ的电阻，故取名555时基电路。外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等波形产生、整形等电路。一、555时基电路又称555定时器，为中规模集成电路，功能强、使用灵活、适用范围广。（一）电路特点1.将模拟功能和逻辑功能兼容为一体。2.采用单电源供电（双极型4.5-15V，CMOS为2-18V），可和TTL、CMOS集成逻辑门电路共用一个电源。3.双极型输出电流可达200mA，带负载能力强，可直接驱动小电机、喇叭、继电器等；CMOS输出电流仅为1-3mA，只能带轻负载，但定时长，功耗小。（二）电路组成555时基电路内部结构如图，由四部分组成：分压器、电压比较器、基本RS触发器、开关管。1.分压器：通过3个5KΩ电阻将电源电压分成三等分，为电压比较器提供基准电压。23VCC加在C1同相端，13VCC加在2.电压比较器：上、下两个电压比较器C1、C2。3.基本RS触发器：由两个与非门交叉连接而成，功能为同1保持、避免同0,输入不同值同。4.开关管：三极管VT。（三）引脚排列和外形图555时基电路各引脚功能见表，引脚排列见图。引脚功能引脚功能1GND接地端5CO电压控制端2低电平触发端6TH高电平触发端3OUT输出端7DIS放电端4低电平有效清零端8VCC正电源端（四）电路功能555时基电路的功能见表输入输出高电平触发端TH低电平触发端输出端uo开关管VT状态0××低电平导通1＞eq\f(2,3)VCC＞eq\f(1,3)VCC低电平导通1＜eq\f(2,3)VCC＞eq\f(1,3)VCC保持原态保持原态1＜eq\f(2,3)VCC＜eq\f(1,3)VCC高电平截止二、555时基电路的应用：多谐振荡器（一）多谐振荡器的电路结构（二）多谐振荡器的工作过程电源未接通，C两端电压UC为0。电源接通时，R1、R2和C组成电容充电电路，但由于电容两端电压不能突变，UC从0开始增大，只要UC小于23VCC，555内部的三极管VT就处于截止状态，输出高电平，C会继续充电，UC继续增大，当UC电压升至23VCC时，VT导通，输出低电平，充电结束，R2和C构成放电电路，UC减小，只要UC大于13VCC，C会继续放电，当UC低至1（三）多谐振荡器的特点1.多谐振荡器是产生矩形脉冲的自激振荡电路，无需外加输入信号。只要接通电源，多谐振荡器就会自动产生矩形脉冲。(注意：图中UC并非外加的输入信号)2.多谐振荡器无稳态，只有两个暂稳态，如图。（四）多谐振荡器的输出波形，输出波形见图。（五）多谐振荡器输出矩形波周期1.矩形波的周期：T＝0.7(R1＋2R2)C，T＝t1+t22.充电时间常数：t1=0.7(R1＋R2)C3.放电时间常数：t2=0.7R2C可通过调节R1、R2或C的大小来调节振荡波周期。119.3训练要求本任务以小组为单位，通过个人讲解、集体讨论的方式，掌握555时基电路和多谐振荡器的工作原理，通过分工合作的方式完成矩形波信号发生器的组装与调试，并填写调试记录表。一、通过识读电路图、观察元件型号、外形等，掌握主要元件的极性及参数二、会简述555时基电路的工作原理，明确555的功能和引脚排列三、会画多谐振荡器电路原理图，会对多谐振荡器进行原理分析，理解矩形波产生的过程，会计算矩形波的周期四、会根据元件清单检查元器件数量，会用万用表检测各元器件质量五、会根据需要对元器件进行镀锡、成型等预处理六、能正确识读整机电路原理图、印制电路板图，明确各元器件的安装位置及极性七、能根据原理图及电路板装配图对元器件进行安装及焊接八、会对电路进行通电测试及故障检修九、完成电路调试记录表119.4训练分组采用扑克牌分组法，4人一组，对班级学生进行分组，4人分别担任项目经理（组长）、电子设计工程师、电子安装员和项目验收员角色，完成多谐振荡电路安装与调试。分组完成后，小组讨论制订组名、组训和小组LOGO，营造小组凝聚力和文化氛围，并确定任务分工，项目经理完成表格的填写。119.5元器件清单序号名称型号规格数量标号序号名称型号规格数量标号1集成电路NE5551U217开关2.54-2P跳线帽1S1、S22二极管1N40074VD1-VD418单排针2.54mm直针1TP1、GND、S3电阻4.7K1R119电路板4.72*2.7cm14电阻22K1R220工作台15电阻2201R321万用表16电阻4.7K1R422示波器17电阻1K1R523连接线若干8电位器100K1RP124电烙铁19三端集成稳压器78L051U125烙铁架110有极性电容470μF1C126吸锡器111有极性电容1μF1C227焊锡丝112无极性电容1041C328松香113无极性电容1031C429镊子114三极管90131Q130尖嘴钳115发光二极管绿LED1D531斜口钳116发光二极管红LED1D632螺丝刀Ф2mmФ3mm2119.6训练实施根据多谐振荡器的原理图和装配图，按照工艺要求进行电路板的安装和焊接，并进行通电测试，若测试结果不正确，则进行小组讨论，针对故障现象进行原因分析，并进行故障排除，若无故障，则进行故障假设，并进行理论分析，记录分析结果。一、安装焊接操作（一）清点元器件，检查仪器仪表根据元器件清单，清点数量，如无问题在数量栏做好标记“√”。检查工作台电源、万用表、示波器等仪器仪表工具、连接线是否完好，并在数量栏和质量栏做好标记“√”。（二）检测元器件用万用表测量等方法检测元器件的性能，目测印制电路板有无缺陷，如无问题在质量栏做好标记“√”。（三）焊前预处理根据需要，使用镊子等辅助工具，对元器件引脚进行焊接前的镀锡、成型等预处理。（四）识读技术文件正确识读整机电路原理图、印制电路板图，明确各元器件的安装位置及极性。（五）电路装配焊接按照电路原理图，在PCB印制电路板上装配、焊接元器件，装配焊接要符合工艺要求。二、电路调试（一）交流电源的测量与检测打开工作台上交流8V电源开关，输出端子先不接电源线，闭合电源开关，用万用表测量输出端子间的电压，记录测量结果。操作完毕后，断开交流8V电源开关。打开工作台上直流5V电源开关，输出端子先不接电源线，闭合电源开关，用万用表测量输出端子间的电压，记录测量结果。操作完毕后，断开直流5V电源开关。（二）电路调试1.电路模块一通电测试电路模块一包含的元器件有D1、D2、D3、D4、D5、C、U1、R1。（1）断开开关S1，连接工作台8V交流电源，使用万用表对电路模块一进行测试，测量原理图中1、3位置的对地电压，记录将测试结果。（2）记录后，断开工作台低压交流电源开关，拆除电路模块一的电源连线。2.电路模块二通电测试模块二包含的元器件有U2、R2、R3、R4、R5、D6、Q1、RP1、C2、C3和开关S2。（1）开关S1保持断开状态，开关S2处于接通C3的状态，连接工作台直流稳压电源+5V，使用万用表、示波器对电路模块二进行测试。测试电路中TP1点的矩形波信号波形，并记录。读出矩形波信号的电压幅度、周期，计算矩形波理论上的周期，并在指定位置做好记录。（2）将开关S2转换到接通C2的状态，记录电路工作状态。（3）断开工作台直流稳压电源开关，拆除电路模块二的电源连线。3.整机电路测试在电路模块一与模块二正常工作的