说明少学时（1模块）学生只需完成设计1的内容；多学时学

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1、说明：少学时（1模块）学生只需完成设计1的内容；多学时学生需要完成2个设计的内容555定时器原理与应用设计11、概述555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，利用它能极方便构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与交换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。本次实训要求根据提供的信息设计一个由555定时器构成的多谐振荡器并写出相应的实训报告。多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。电路处于某一

2、暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。因此，多谐振荡器可以用作方波发生器。2、DIP封装555芯片引脚图及功能555引脚图如图1所示，引脚功能如图2所示。阅读引脚图时首先找准正方向标示符（缺口），保证标示符的方向朝上。然后从左上角的引脚（傍边有一个圆点）开始按照逆时针的顺序依次读出每个引脚的序号。最后对照序号与图2弄清每个引脚的具体功能。图1555引脚图图2555引脚功能3、555定时器内部电路结构与工作原理图3555定时器内部电路结构从图3可以

3、看出555定时器主要由以下几个部分组成：Ø直流偏置电阻。图3左端从上之下有三个完全一样的5kΩ电阻，这三个电阻以串联方式接于电源与地线之间组成分压器，保证VR1=2/3VCC，VR2=1/3VCC。由于三个电阻的阻值都是5kΩ，这也是555定时器得名的原因。Ø比较器。C1，C2是两只由运算放大器构成的比较器。C1比较器的同相端输入为VR1（2/3VCC），也可以根据应用需要通过5脚外接控制电压，当C1的反向输入端（6脚）的输入电压大于VR1时，输出VC1@0V；反之则VC1@VCC。同理可得比较器C2

4、的工作模式。ØRS触发器。G1，G2是两个与非门，它们构成了一个基本RS触发器。其中，VC1是复位端（R端），VC2是置位端（S端）。当VC2@0V时，Q@VCC；当VC1@0V时，Q@0V。G3是与非门，其作用是在4脚的复位信号有效时使芯片复位。G4是非门，由于Q的值在输出后被G3进行了一次取反运算，因此将G3的输出结果再进行一次取反运算就保证了Vo与Q的值保持一致。ØBJT放电管。放电管TD的基极受G3输出控制。当G3输出为低电平时，TD截止；当G3输出为高电平时，TD进入深度饱和状态。4、555

5、定时器应用电路——多谐振荡器用555定时器外接少量的电阻和电容即可构成多谐振荡器。图4是用555定时器构成多谐振荡器的典型电路。图4555多谐振荡器接通电源后，RS触发器初始状态Q=1，因此给BJT基极一个低电平，此时BJT截止。故电源VCC通过R1、R2给电容C充电，VC逐渐由0V以指数函数形式上升。当VC上升到2/3VCC时，比较器C1被触发，VC1@0V，Q@0V，此时给BJT基极一个高电平，BJT进入深度饱和，555的1脚和7脚近似短路，电容C通过R2放电，VC迅速以指数函数形式下降。当VC下

6、降到1/3VCC时，比较器C2被触发，VC2@0V，Q@1，BJT再次截止。如此不断周而复始，便可以产生方波。这个过程可以用图5来表示。图5555多谐振荡器工作波形在图5中，方波高电平持续时间用tPH表示，低电平时间用tPL表示，一个周期用T=tPH+tPL来表示。事实上可以计算：（1）（2）因此，多谐振荡器的振荡周期T为：T=0.7（R1+2*R2）C（3）定义一个周期内高电平持续时间占整个周期的百分比为占空比。占空比（D）可以用下面的式子表示：（4）从（1）~（4）式可以看出，由555构成的多谐振

7、荡器的方波输出参数（周期、占空比）仅与外围元件的选择有关，而与电源VCC无关。请在实训预习期间自行推导（1）~（4）式。最后，可以发现在5脚和地线之间有一个0.01uF的小电容，这个电容主要是为了消除电源与地线中的毛刺干扰而使触发器发生误翻转。该电容不会影响输出波形的周期。5、实训设计用555定时器设计并制作一个多谐振荡器。要求：1、震荡周期为1KHz误差10%以内，即输出范围：900Hz~1100Hz；2、方波占空比为75%；3、根据设计要求和制作情况撰写实训报告。实训报告中应包括详细的设计步骤，即

8、元件参数的选择计算过程。设计、制作中出现的问题和解决的办法，实训心得小结等内容；4、由于元件存在误差，使得输出频率往往与设计值存在误差，请根据以上内容对图4进行一下改进，使输出频率可以手动调节以使误差减少。（要求4作为实训报告思考题只需在实训报告中画出设计图，标注元件参数即可，无需在课堂制作）注意：电阻的选择应选择符合国家标准5%精度或1%精度的标准电阻，电容的选择也应符合相应的标准。555定时器原理与应用设计21、555定时器应用电路——单稳态触发器5