1、實驗六 555時基電路及其應用 一、實驗目的 1、熟悉555型集成時基電路結構、工作原理及其特點 2、掌握555型集成時基電路的基本應用 二、實驗原理 集成時基電路又稱為集成定時器或555電路，是一種數字、模擬混合型的中規模集成電路，應用十分廣泛。它是一種產生時間延遲和多種脈沖信號的電路，由于內部電壓標準使用了三個5K電阻，故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結構與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產品型號最后的三位數碼都是555或556；所有的CMOS產品型號最后四位數碼都是7555或7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。555和7555是單定時器。55

2、6和7556是雙定時器。雙極型的電源電壓VCC+5V+15V，輸出的最大電流可達200mA，CMOS型的電源電壓為+3+18V。 1、555電路的工作原理 555電路的內部電路方框圖如圖61所示。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發器，一個放電開關管T，比較器的參考電壓由三只 5K的電阻器構成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1 的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為和。A1與A2的輸出端控制RS觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入信號自6腳，即高電平觸發輸入并超過參考電平時，觸發器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發器

3、置位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關管截止。 是復位端（4腳），當0，555輸出低電平。平時 端開路或接VCC 。 (a) (b)圖61 555定時器內部框圖及引腳排列 VC是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器A1 的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01f的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。555定時器主要是與電阻、電容構成充放電電路，并由兩個比較器來檢測電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關管的通

4、斷。這就很方便地構成從微秒到數十分鐘的延時電路，可方便地構成單穩態觸發器，多諧振蕩器，施密特觸發器等脈沖產生或波形變換電路。 2、555定時器的典型應用 (1) 構成單穩態觸發器 圖62(a)為由555定時器和外接定時元件R、C構成的單穩態觸發器。觸發電路由C1、R1、D構成，其中D為鉗位二極管，穩態時555電路輸入端處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端F輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發信號經C1加到2端。并使2端電位瞬時低于，低電平比較器動作，單穩態電路即開始一個暫態過程，電容C開始充電，VC 按指數規律增長。當VC充電到時，高電平比較器動作，比較器A1 翻轉，輸出V0 從高電平返回

5、低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很快經放電開關管放電，暫態結束，恢復穩態，為下個觸發脈沖的來到作好準備。波形圖如圖62(b)所示。 暫穩態的持續時間tw（即為延時時間）決定于外接元件R、C值的大小。 tw 1.1RC通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒到幾十分鐘之間變化。當這種單穩態電路作為計時器時，可直接驅動小型繼電器，并可以使用復位端（4腳）接地的方法來中止暫態，重新計時。此外尚須用一個續流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢損壞內部功率管。 (a) (b)圖62 單穩態觸發器 (2) 構成多諧振蕩器 如圖63(a)，由555定時器和外接元件R1、R2、C構成多

6、諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩態，僅存在兩個暫穩態，電路亦不需要外加觸發信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電端 Ct 放電，使電路產生振蕩。電容C在和之間充電和放電，其波形如圖63 (b)所示。輸出信號的時間參數是 Ttw1tw2， tw10.7(R1R2)C， tw20.7R2C 555電路要求R1 與R2 均應大于或等于1K ，但R1R2應小于或等于3.3M。 外部元件的穩定性決定了多諧振蕩器的穩定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此這種形式的多諧振蕩器應用很廣。 (a) (b)圖63 多諧振蕩器 (3) 組

7、成占空比可調的多諧振蕩器電路如圖144，它比圖63所示電路增加了一個電位器和兩個導引二極管。D1、D2 用來決定電容充、放電電流流經電阻的途徑（充電時D1 導通，D2截止；放電時D2導通，D1 截止）。占空比 P可見，若取RARB 電路即可輸出占空比為50的方波信號。 (4) 組成占空比連續可調并能調節振蕩頻率的多諧振蕩器圖64 占空比可調的多諧振蕩器 圖65 占空比與頻率均可調的多諧振蕩器電路如圖65所示。對C1充電時，充電電流通過R1、D1、RW2和RW1；放電時通過RW1、RW2、D2、R2。當R1R2、RW2調至中心點，因充放電時間基本相等，其占空比約為50，此時調節RW1 僅改變頻率

8、，占空比不變。如RW2調至偏離中心點，再調節RW1，不僅振蕩頻率改變，而且對占空比也有影響。RW1不變，調節RW2，僅改變占空比，對頻率無影響。因此，當接通電源后，應首先調節RW1使頻率至規定值，再調節RW2，以獲得需要的占空比。若頻率調節的范圍比較大，還可以用波段開關改變C1 的值。(5) 組成施密特觸發器 圖66 施密特觸發器 電路如圖66，只要將腳2、6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸發器。圖147示出了vS，vi和vO的波形圖。 設被整形變換的電壓為正弦波vs，其正半波通過二極管D同時加到555 定時器的2腳和6腳，得vi為半波整流波形。當 vi上升到 時，vO從高電平翻轉為低電

9、平；當vi下降到 時，vO又從低電平翻轉為高電平。電路的電壓傳輸特性曲線如圖68所示。回差電壓 V 圖67 波形變換圖 圖68 電壓傳輸特性 三、實驗設備與器件 1、 5V直流電源 2、 雙蹤示波器 3、 連續脈沖源 4、 單次脈沖源 5、 音頻信號源 6、 數字頻率計 7、 邏輯電平顯示器 8、 5552 2CK132 電位器、電阻、電容若干 四、實驗內容 1、 單穩態觸發器 (1) 按圖62連線，取R100K，C47f，輸入信號vi由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測vi，vC，vO波形。測定幅度與暫穩時間。 (2) 將R改為1K，C改為0.1f，輸入端加1KHz的連續脈沖，觀測波形vi，vC，vO，測定幅度及暫穩時間。 2、 多諧振蕩器 (1) 按圖63接線，用雙蹤示波器觀測vc與vo的波形，測定頻率。 (2) 按圖64接線，組成占空比為50的方波信號發生器。觀測vC，vO波形，測定波形參數。 (3) 按圖65接線，通過調節RW1和RW2來觀測輸出波形。 3、施密特觸發器 按圖66接線，輸入信號由音頻信號源提供，預先調好vS的頻率為1KHz，接通電源，逐漸加大vS的幅度，觀測輸出波形，測繪電壓傳輸特性，算出回差電壓U。 4、模擬聲響電路按圖69接線，組成兩個多諧振蕩器，調節定時元件，使輸出較低頻率，輸出較高頻率，連好線，接通電源，試聽音響效果。調換外接阻容元件，再試聽