数电实验题目：实验九 555时基电路及其应用

由天下分享时间：2024/9/11 22:15:16 加入收藏我要投稿点赞

实验九 555时基电路及其应用

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一、实验目的

1. 熟悉555集成时基电路的电路结构、工作原理及其特点。 2. 掌握555集成时基电路的典型应用。

二、实验原理

集成定时器是一种模拟、数字混合型的中规模集成电路，在波形产生、整形、变换、定时及控制系统中有着十分广泛的应用。只要外接适当的电阻电容等元件，可方便地构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路,由于内部电压标准使用了三个5k电阻，故取名555电路。定时器有双极型和CMOS两大类，其结构和工作原理基本相似。通常双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器则具有功耗低，输入阻抗高等优点。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555和556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555和7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。双极型集成时基电路的电源电压为UCC=+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA；CMOS型的集成时基电路电源电压为UCC=+3V~+18V。

555的内部电路框图如图9-1所示，从图中可见，它含有两个高精度电压比较器A1、A2，一个基本RS触发器G1、G2及放电晶体管TD。比较器的参考电压由三只5kΩ的电阻的分压提供，它们分别使比较器A1的同相输入端和A2的反相输入端的电位分别为

1UCC和32UCC，如果在引脚5外加控制电压，就可以方便的改变两个比较器的比较电平，若控制3电压端5不用时需在该端与地之间接入约0.01μF的电容,以清除外接干扰，保证参考电压稳定值。比较器的状态决定了基本RS触发器的输出，基本RS触发器的输出一路作为整个电路的输出，另一路控制晶体管TD的导通与截止，TD导通时给接在7脚的电容提供放电通路。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路。集成定时器的典型应用 1．单稳态触发器

单稳态触发器在外来脉冲作用下，能够输出一定幅度与宽度的脉冲，输出脉冲的宽度就是暂稳态的持续时间tW。

图9-2为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。在输入ui端未加触发信号时，电路处于初始稳态，单稳态触发器的输出uO为低电平。当在ui端加入具有一定幅度的负脉冲时，在TR端出现一个尖脉冲，使该端电位小于

1UCC，从而使比较3器A2触发翻转，触发器的输出uO从低电平跳变为高电平，暂稳态开始。电容C开始充

电，uC按指数规律增加，当uC上升到

2UCC时，比较器A1翻转，触发器的输出uO从高3电平返回低电平，暂稳态终止。同时内部电路使电容C放电，uC迅速下降到零，电路回到初始稳态，为下一个触发脉冲的到来作好准备。暂稳态的持续时间tW取决于R、C的大小，即：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。当这种单稳态电路作为计时器使用时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来终止暂态，重新计时。

VCC85kΩVCO Vi1(TH)VR1565kΩ Vi2(TR)2VR25kΩ V'O(DISC)71+ -∞&QG2+ -&G313RD4∞G1&Q△△A1VOA2G4TD

图9-1 555的内部电路框图

2．多谐振荡器

和单稳态触发器相比，多谐振荡器没有稳定状态，只存在两个暂稳态，且无须用外来触发信号进行触发，多谐振荡器电路如图9-4所示。利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向C0放电，使电路能自动交替翻转，电容C在放电，两个暂稳态轮流出现，输出矩形脉冲。

输出信号的充电（输出为高电平）时间：tW1=0.7（R1+R2）C。放电（输出为低电平）时间：tW2=0.7 R2C。

振荡周期：T=tW1+tW2=（R1+R2）C+0.7 R2C=0.7（R1+2R2）C。振荡频率：f0=

12UCC和UCC之间充电和3311=。 T0.7(R1?2R2)C3．施密特触发器

图9-6为使用555定时器及外接阻容元件构成的施密特触发器电路，若被整形变换的电压uS为正弦波，其正半周通过二极管D同时加到555定时器的2脚和6脚，得到的

ui为半波整流波形。当ui上升到

21UCC时，uO从高电平变为低电平；当ui下降到UCC33211UCC-UCC=UCC 333时，uO又从低电平翻转为高电平。

施密特触发器电路的回差电压为：ΔU=

三、实验仪器及器件