555定时器组成的振荡器全面

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1、555定时器组成的振荡器晶体振荡器的作用是产生时间标准信号。数字钟的精度，主要取决于时间标准信号的频率及其稳定度。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频后获得时间标准信号。也可采用由门电路或555定时器构成的多谐振荡器作为时间标准信号源。555定时器可以实现模拟和数字两项功能。1 可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3个5kQ的电阻分压器，故称 555。2. 电源电压电流范围宽，双极型：516V ; CMOS : 318V。3. 可以提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。4可输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。5. 应用：脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电气与

2、电子玩具等领域。6. TTL单定时器型号的最后 3位数字为555，双定时器的为 556; CMOS单定时器的 最后4位数为7555,双定时器的为 7556。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。4-1-1所示。(b)内部结构图nn1rccCO555.SLCUTFnrminzr(a)外引线排列图555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图CO:控制电压端图 4-1-1TH :高触发端D :放电端Vcc:电源端555定时器外引线排列及内部结构图GND :接地端TR：低触发端OUT :输出端R :复位端1kHz秒脉冲多谐振荡器555定时器构成的多谐振荡器如图4-1-3所示。C10.1u FC20.

3、01 uF图4-1-3555定时器构成的1kHz秒脉冲多谐振荡器原理图2该振荡器的工作原理是：接通VCC后，VCC经R44和R45对C1充电。当uc上升到-Vcc1时，uo=0, T导通，C1通过R45和T放电，uc下降。当uc下降到Vcc时，u。又由0变为31，T截止，Vcc又经只44和只45对Ci充电。如此重复上述过程，在输出端u。产生了连续的矩形脉冲。振荡频率和占空比的估算：1 电容 C 充电时间：tP1 =0.7(R44 R45)C12电容C放电时间：tp2 =0.7R45C13.电路谐振频率f的估算:振荡周期为：T =0.7(R44 2R45 )C1振荡频率为：f 111.43T0.

4、7( R44 * 2R45(R44 +2只45)。4.占空比D :Dt p10.R44R45)C1Rt4尺5T0. T(R44 + 2R45)C1R44 + 2R45读一读555震荡电路的4脚的电压是冲放图4-1-6为555定时器构成叮咚门铃原理图。可以看出该电路就是前面应用，就是有555震荡电路改进得来的。按钮 S、R4、C1构成冲放电路。 电路中C1的电压。做一做根据图4-1-6画出图4-1-7所示555定时器构成的叮咚门铃接线图，并细心装配。完成后，必须再仔细检查焊点和连线是否符合要求，元器件到位是否准确， 电解电容器的极性是 否与图纸一致，经检查无误后，将集成电路的脚与电源直接相连，可

5、听出扬声器中发出的声音。按下 S,并调整R2、R3和C2的数值可改变声音的频率，可以听出C2越小频率声音的频率越。断开S ,调整电阻R1的阻值，此时扬声器中发出的声音。图4-1-7叮咚门铃接线图表4-1-2叮咚门铃电路制作元件清单序号品 名型号/规格数量配件图号实测情况1集成电路NE5551U121/4W电阻30k Q1R131/4W电阻22k Q1R2、R341/4W电阻47k Q1R45数字集成电路10uF /10V1C16数码显示器0.033uF1C27按钮1S8二极管IN41482VD1、VD2读一读通过前面的做一做，我们知道图4-1-6所示电路能发出“叮咚”的声音。该电路实际上是用N

6、E555集成电路接成的多谐振荡器。当按下S,电源经Vd2对Ci充电，当集成电路 4脚（复位端）电压大于 1V时，电路振荡，扬声器中发出“叮”声。松开按钮S，Ci电容储存的电能经R4电阻放电，但集成电路脚继续维持高电平而保持振荡，但这时因Ri电阻也接入振荡电路，振荡频率变低，使扬声器发出“咚”声。当Ci电容器上的电能释放一定时间后，集成电路 4脚电压低于IV ,此时电路将停止振荡。再按一次按钮，电路将重复上述 过程。拓展性知识一、单稳态触发器1. 单稳态触发器的特点单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳

7、状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而暂稳状态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。(a)电路(b)工作波形图4-1-8555定时器构成的单稳态触发器2. 555定时器构成的单稳态触发器的电路组成及其工作原理 单稳态触发器的组成如图4-1-8所示。一 2接通Vcc后瞬间，Vcc通过R对C充电，当uc上升到VCC时，比较器Ci输出为0,3将触发器置0, u= 0。这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。1Uj到来时，因为uVcc，使C2= 0,触发器置1, uo又由0变为1，电路进入暂稳3态。由于此时 Q=0，放电管T截止，Vcc经R对c充电。虽然此时触发脉冲已

8、消失，比较2器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到一Vcc时，比较器C1输出为0,将触3发器置0，电路输出uo = 0, T导通，c放电，电路恢复到稳定状态。3 主要参数的估算(1) 输出脉冲宽度：tp=1.1RC(2) 恢复时间：ty=35RcES C(3)最高工作频率:max二、施密特触发器1. 555定时器组成的施密特触发器的电路如图4-1-9(a)所示。只要将555定时器的2号 脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。我们简记为二六一搭”。2. 施密特触发器的工作原理(1) 当Ui = 0时，由于比较器 0=1、C2=0，触发器置1，即Q = 1、Q=0，uo1= Uo

9、= 1。2Ui升高时，在未到达Vcc以前，U1= Uo= 1的状态不会改变。32 _(2) Ui升高到一Vcc时，比较器C1输出为0、C2输出为1,触发器置0，即Q= 0、Q =1，3Uo1 =Uo=0。此后，Ui上升到Vcc，然后再降低，但在未到达VCc/3以前，Uo1 = uo= 0的状态不会改变。2 (3) Ui下降到一Vcc时，比较器C1输出为1、C2输出为0,触发器置1，即Q= 1、Q = 0，图4-1-9555定时器构成的施密特触发器3 滞回特性及主要参数滞回特性1当 Vi 3VCC 时，V。二 VOH图4-1-10所示是施密特触发器的电压传输特性即输出电压Uo与输入电压Ui的关系

10、曲线。；当-Vcc : Vi ： 2Vcc时，V。保持原状态不变；当Vi -Vcc333时，V。=Vol 。图（2）主要参数正向阈值电压（或叫上触发电平）VT是指Ui 上升过程中，使施密特触发器状态翻转,输出电压Uo由高电平跳变到低电平时,所对应的输入电压值叫做正向阈值电压,并用Vt 表一 2 示，在图2-1-10中VtVccVt_是指Ui下降过程中，使施密特触发器状态翻转,所对应的输入电压 Ui值叫做负向阈值电压，并用Vt3负向阈值电压（或叫下触发电平）输出电压Uo由低电平跳变高电平到时,1表示，在图2-1-10中VtVcc回差电压 Vt又叫滞回电压是正向阈值电压Vt 与负向阈值电压Vt_之

11、差，即Vt =Vt . Vt。在图 2-2-6 中 Vt =Vt . Vt二?二-Vcc。-3334 施密特触发器的应用施密特触发器主要应用于波形的变换与整形, 出波形如图2-1-11所示。以及构成多谐振荡器等方面，其输入、输(a)慢输入波形的TTL系统接口(b)整形电路的输入、输出波形输入Ut+UtRC(d)多谐振荡器UoCC4069rf图 4-1-12在图4-1-12中，若取门坎电平 波。图4-1-12 (b)中增加了补偿电阻CC4069(b)CMOS门电路构成的振荡器Rs为10R，则震荡周期 T= (1.42.2) RC。由CMOS 工作。Vth=VDD/2,则周期 T=t1+t2=RC

12、 ln4 =1.4RC,输出对称方Rs,从而减少了电源变化对振荡频率的影响，一般取门电路构成的振荡器适用于低频段; I I 厂输出dLnr(c)幅度鉴别的输入、输出波形图4-1-11 施密特触发器的应用举例三、其他振荡电路1用CMOS门电路构成振荡器如图 4-1-12所示。2用TTL门电路构成振荡器如图4-1-13所示。J JThr74M(c)图 4-1-13(b)TTL门电路构成的振荡器由TTL门构成的振荡器的工作频率可比CMOS提高一个数量级。在图4-1-9中，Ri、R2 一般为1k Q左右，Ci、C2取1OOpF至100卩F,输出频率为几赫至几十兆赫。图4-1-9(b)中增加了调频电位器

13、，Ri、R2取值为300800Q , Rs取0600Q。若取 6、C?为0.22卩F,R1、R2为300 Q，则输出为几千赫至几十千赫，用R3进行调节。由TTL门构成的振荡器适合于在几兆赫到几十兆赫的中频段工作。由于TTL门功耗大于CMOS门，并且最低频率因受输入阻抗的影响，很难做到几赫，一般不适合低频段工作。3. 由石英晶体振荡器构成的秒脉冲电路如图4-1-14所示。CC4060qp 14级计数器10132768ISOkQ图4-1-14晶体振荡器构成的秒脉冲电路如图4-1-14所示。电路由14级二进制串行计数器 CC4060和晶体、电阻及电容构成。CC4060内部所含的门电路和外接元件构成振荡频率为32768Hz的振荡器。经计数器作14级分频后在Qa端得到频率为2Hz (周期为0.5s)的脉冲。1在图4-1-6所示多谐振荡器中，试说明欲降低电路振荡频率有哪些方法。2.试用图4-1-14制作秒脉冲电路。