1、年級_班級_學號_姓名_成績_實驗五單穩態觸發器和多諧振蕩器一、實驗目的1.研究555單穩態觸發器的功能。2.研究由555構成的多諧振蕩器的功能。二、實驗器材5V直流電源1個邏輯開關1個邏輯探頭1個555定時器1個信號發生器l臺雙蹤示波器l臺電容器1üF、100üF、0.02üF各1個0.01üF2個電阻200k、100K、72k、48k、10 K、5 K、1 K各1個三、實驗準備單穩態觸發器具有三個特點:第一,有一個穩態和一個暫穩態;第二,在外來觸發脈沖的作用下,能夠從穩態翻轉為暫穩態:第三,暫穩態維持一段時間以后將自動返回穩態而暫穩態的維持時間與觸發

2、脈沖無關,僅決定于電路本身的參數。 圖5-1 555單穩態觸發器圖5-1電路可用來驗證555單穩態觸發器的邏輯功能。圖中TRI為下沿觸發脈沖輸入端,由時鐘脈沖邏輯開關CLOCK提供下沿觸發脈沖。邏輯探頭Output可顯示單穩電路的輸出狀態,穩態時Out=0,暫穩態時Out=1。暫穩態的維持時間t w由RC電路的時間常數來決定,其計算公式為t w1.1RC 圖5-2 555單穩電路的時間波形圖5-2為測試555單穩態觸發器時間波形的電路。信號發生器將一系列短周期方波脈沖加到單穩電路的下沿觸發輸入端TRI,示波器將顯示觸發輸入端TRI和輸出端Out的波形。圖5-3是一個用555定時器連成的多諧振蕩

3、器電路。電路的振蕩頻率用輸出矩形波的占空比由外接元件R A、R B和C1決定。C2為控制輸入端CON的旁路電容,對振蕩頻率沒有什么影響,在有些情況下可以去掉。振蕩頻率f由輸出脈沖的周期求出,即 占空比q為用百分數表示的多諧振蕩器輸出高電平的時間t2與周期T之比,即 對于圖5-3所示的多諧振蕩電路,在一周內輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2、振蕩周期T、振蕩頻率吸占空比q的近似值可由下列公式求出 圖5-3 555多諧振蕩器四、實驗步驟1.在EWB平臺上建立如圖5-1所示的實驗電路,這是一個驗證單穩態觸發器邏輯功能的虛擬實驗電路。邏輯探頭Output檢測單穩電路輸出Out的高低電平。邏輯開

4、關CLOCK為單穩電路觸發輸入端TRI提供下沿觸發信號,開始時這個邏輯開關應該接高電平。單擊仿真開關進行動態分析,同時按計算機鍵盤上的空格鍵Space兩次,給單穩電路觸發端加上一個下沿觸發脈沖,測量并記錄單穩電路輸出高電平(Out=1,邏輯探頭Output發紅光的持續時間tw,tw=12.00s2.根據電阻值R和電容值C,計算555單穩電路輸出高電平的持續時間t w。tw=1.1RC=0.011ms3.單擊開關停止仿真。將電阻值改為200k,這時邏輯開關CLOCk應當接高電平。單擊仿真開關進行動態分析,同時連續按鍵盤上的空格鍵兩次,給單穩電路的觸發端加上一個下沿觸發信號,測量并記錄單穩電路輸出

5、高電平的持續時間tw, tw=15.00s4.單擊開關停止仿真。在EWB平臺上建立如圖5-2所示的實驗電路,這是一個用信號發生器和示波器測量555單穩觸發器時間波形的電路。信號發生器和示波器按圖設置。5.單擊仿真開關進行動態分析。信號發生器在單穩電路的下沿觸發端TRI加上一系列持續時間很短的方波信號,示波器則顯示輸入及輸出信號的波形。6.單擊開關停止仿真。在EWB平臺上建立如圖5-3所示的實驗多諧振蕩器電路,示波器按圖設置。7.測量并記錄輸出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2及振蕩周期T。t1=0.0000s,t2=2.8748ms,T=2.8748ms8.測量并記錄觸發電壓的最大值VH及

6、最小值VL。VH=5.0000v,VL=-3.0772v9.根據步驟7測出的振蕩周期T,計算脈沖頻率f,單位為Hz。f=1/T=1/2.8748ms=347850Hz10.根據步驟7測出的t1、t2及T,計算占空比q。q= t2/T*100%=111.根據圖5-3所示的電路中的電阻值RA、RB及電容值C1,計算t1、t2及T。t1=0.7 RB*C1=0.504ms,t2=0.7(RA+RBC1=0.511msT=0.7(RA+2RBC1=1.015ms12.單擊開關停止仿真。將電阻值RA和RB改為48k。單擊仿真開關進行動態分析。等振蕩穩定后按計算機鍵盤上的F9鍵暫停仿真。13.測量并記錄輸

7、出低電平的時間t1、輸出高電平的時間t2及周期T。t1=0.0000s,t2=8.6354ms,T=8.6354ms14.根據步驟13測出的周期T,計算頻率f。f=1/T=1/8.6354ms=1.158Hz15.根據步驟13測出的t1、t2和T,計算占空比q。q= t2/T*100%=116.根據新的電阻值RA、RB及新的電容值C1,計算t1、t2和T。t1=0.7 RB*C1=0.336ms,t2=0.7(RA+RBC1=0.672msT=0.7(RA+2RBC1=0.996ms17.單擊開關停止仿真。將電容值C1改為0.02F。單擊仿真開關進行動態分析。等振蕩穩定后,按計算機鍵盤上的F9

8、鍵暫停仿真。18.測量并記錄輸出低電平的時間t1,輸出高電子的時間t2和周期T。t1=0.0000s,t2=2.8748ms,T=2.8748ms19.根據測出的t1、t2和T,計算占空比q。q= t2/T*100%=120.根據新測出的周期T,計算頻率f。f=1/T=1/2.8748ms=347.85Hz五、思考與分析1.說明555時基電路各個引腳的功能。CO為控制端;OUT為輸出端;R D為直接置0端;V DD接電源;TH為閾值輸入端;TR為觸發輸入端;DIS輸出脈沖端;GND為接地端。2.步驟1單穩電路輸出脈沖寬度t w的測量值與步驟2的計算值比較,情況如何?不同3.圖5-2所示的單穩電路是由輸入脈沖信號的上沿觸發