555定时器实验

实验报告

实验项目： 555定时器 实验时间： 2020.6.26 教师签字： 批阅时间： 7.17 综合成绩： 93

课程目标1 课程目标2 课程目标3 课程目标4 课程目标5 课程目标6 课程目标7 权重 权重 权重 权重 权重 权重 权重 实验 1. 熟悉555定时器的工作原理。 目的 2. 学习用555定时器构成施密特触发器、单稳态电路和多谐振荡器。 实验设备 1. 单次脉冲源 XSC1Ext Trig+_Multisim工具软件13.0版 0VCCVCC5.0VS11A+_B+_Key = Space实验原理或 VCC5.0VVCC0S22Key = Space 图 1 单次脉冲源电路图 相关知识 图 2-9-1 555定时器管脚图(a)和内部电路结构图(b) - 1 -

2．555定时器构成施密特触发器 Vo输出高电平；电路如图2-9-2所示。当VI0时，当VI上升到2Vcc/3时，从Vo高电平翻转为低电平；当VI从高电平下降到Vcc/3时，Vo从低电平翻转为高电平。电路的电压传输特性曲线如图2-9-3所示。 1回差电压: VTVTVTVCC 3 3．555定时器构成单稳态触发器 暂稳态的持续时间Tw取决于外接元件R、C的大小： Tw＝RC*ln3=1.1RC。 图2-9-2 555定时器构成单稳态触发器 图2-9-3 施密特触发器的电压传输特性图 图 2-9-4 555构成单稳态触发器（a）和电压波形图 4. 555定时器构成多谐振荡器 图2-9-5 555构成多谐振荡器（a）和电压波形图（b） 振荡周期： - 2 -

振荡频率： 占空比=T1RR21 TR12R21. 555定时器构成施密特触发器 按图2-9-2接线，输入电压VI由100K的可调电阻对电源VCC分压取得，用万用表分别测量输入电压VI和输出电压Vo的值，测出两个转换电平VT和VT，算出回差电压VT，绘制电压传输特性曲线。 实验内容 以及过程 或 程序信息内容 图 1 施密特触发器 图 2 单稳态延时触发器 2. 555定时器构成单稳态延时触发器 按图2-9-4接线，取R50k,C0.01F，接通电源后，电容C的电压为0。在管脚2加负的单脉冲，观察电容C的充放电情况，通过LED显示器观察单稳延时情况，改变电阻、电容的值，多测几次。 3. 555定时器构成多谐振荡器 按图2-9-5接线，令R1510,R210k,C0.01F。接通电源，用双踪示波器同时观察管脚2和管脚3的波形，测量振荡周期T和输出高电平时间T1，填入表2-9-1中，并画出波形图，与估算值相比较。再将R1和R2相对调，重复上述步骤。 - 3 -

图 3 多谐振荡器 - 4 -

1. 555定时器构成施密特触发器 图 4 施密特触发器 为了提高稳定性，在5号引脚加了一个滤波电容C1。 实验结果数据记录或 程序运行结果数据记录 用万用表分别测量输入电压VI和输出电压Vo的分别为：2.5V，2.5V。 测出两个转换电平VT和VT分别为：3.456V，1.544V。 算出回差电压VT为：3.456V-1.544V=1.912V。 绘制电压传输特性曲线如图2-9-3所示。 2. 555定时器构成单稳态延时触发器 图 5 单稳态延时触发器 改变电阻电容值，根据公式tWRCln31.1RC，计算暂稳态时间tw并比较，列出表格如下： 表 1 单稳态延时触发器数据表 序号 （1） （2） （3） R(k） C(nF) 50 20 20 10 10 20 理论值tw(s) 实验值tw(s) 550 220 440 544.9 235.6 441.8 由以上分析可知，暂稳态时间与R、C有关，改变R、C的值可以改变暂稳态时间，但如果R、C选取不合理，则可能一次脉冲内有多次暂稳态，- 5 -

也有可能暂稳态持续数次脉冲。 3. 555定时器构成多谐振荡器 图 6 多谐振荡器1 图 7 多谐振荡器2 表 2 多谐振荡器数据表 元件参数 估算值 C T 测量值 R1 R2 T1 qT1波 形 T三角波 锯齿波 T 150 s 77.5 T1 74.2 s 72.6 qT1 T波形 三角波 锯齿波 51010k0.01143.6 73.57s F s 10k5100.0177.14 73.57 s F s 0.512 0.495 0.954 0.937 分析表格数据可知，多谐振荡器的输出波形受振荡周期T和高电平持续时间T1的影响，比值qRR1+R21=1-，则1越大，占空比越大。 R1R2R12R22R2- 6 -

实验结果表明： 555定时器构成施密特触发器时，输出波形与两个转换电平VT和VT密切相关，构成单稳态触发器时，输出波形暂稳态时间tw与R，C有关，而构成多谐振荡器时，输出波形占空比与R1/R2负相关。 实验注意事项： 1．为了提高参考电平的稳定性，应在5脚接一小电容用于消除电源纹波。 2．用555构成单稳态触发器时，负的触发脉冲宽度应该小于暂稳态持续时间，否则电路不能正常工作。 思考题分析与解答： 1．用555构成单稳态触发器，如果外接电压，暂稳态持续时间是否发生改变？ 实验答：不改变，因为暂稳态时间与R、C有关，改变R、C的值可以改变结果暂稳态时间。 分析以及讨论 2．用555构成多谐振荡器，如果需要得到占空比可调的方波，电路应如何连接？ 答：实验电路图如下： 图 8 占空比可调的方波发生器 用555定时器组成的多谐振荡器暂态宽度tW1tW2，而且占空比是固定不变的。而占空比=T1RR21，因此改变R1或者R2都会引起周期TTR12R2的改变。在实际应用中常常需要频率固定而占空比可调。 - 7 -

本次仿真实验具有重要的实践意义，它紧密地把课程内容与工程运用结合在一起，使得我们更深入地了解了工程设计与调试过程。 通过这次实验，我懂得了如何使用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器。并且对于影响输出波形的参数，也有了较深的理解。我对于多谐振荡器比较感兴趣，它不仅在数电中有应用，在模电中实验也占有一席之地。多谐振荡器是一种无稳态电路，接通电源后，不需外加总结 触发脉冲，电路就能自动产生周期性矩形脉冲或方波，主要用途是产生各种方波或时间脉冲。 同时，我对于数字电路的设计，尤其是555定时器的应用也产生了更加浓厚的兴趣，在以后的学习过程中，希望可以有更多机会去接触设计性内容，深入了解555定时器的各种用途，在实践过程中一步一步巩固知识，也慢慢提高自己解决工程问题的能力。 - 8 -