555集成定时器及其应用

实验六 555定时器及其应用

一．实验目的

1． 熟悉555定时器的组成及功能。

2． 掌握555定时器的基本应用。

3． 进一步掌握用示波器测量脉冲波形的幅值和周期。

二．实验原理

555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。

1． 555定时器的组成和功能

图6—1是555定时器内部组成框图。它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。

图6—1 555定时器组成框图

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

3脚：输出端Vo

2脚： 低触发端

6脚：TH高触发端

4脚： 是直接清零端。当 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为 的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

表6—1 555定时器的功能表

清零端

高触发端TH 低触发端

Qn+1 放电管T 功能

0

0 导通 直接清零

1

0 导通 置0

1

1 截止 置1

1

Qn 不变 保持

2． 5555定时器的应用

1）构成多谐振荡器

用555定时器构成多谐振荡器的电路和工作波形如图6—2所示

（a）多谐振荡器电路 （b）工作波形

图6—2 多谐振荡器电路和工作波形

接通电源后，假定 是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2—

C—地， 按指数规律上升，当 上升到 时（TH、 端电平大于 ），输出 翻转为低电平。 是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地， 按指数规律下降，当 下降到 时（TH、 端电平小于 ）， 输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡，经分析可得

输出高电平时间

输出低电平时间

振荡周期

输出方波的占空比

2）构成单稳态触发电路

用555定时器构成的单稳态触发电路和工作波形如图6—3示

（a）单稳态触发电路 （b）工作波形

图6—3 单稳触发电路和工作波形

接通电源后，未加负脉冲， ，而C充电， 上升，当 时，电路 输出为低电平，放电管T导通，C快速放电， 使 = 0。这样，在加负脉冲前， 为低电平， = 0，这是电路的稳态。在t = t0时刻 负跳变（ 端电平小于 ），而 = 0（TH端电平小于 ），所以输出 翻为高电平，T截止，C充电。 按指数规律上升。t = t1时， 负脉冲消失。t = t2时 上升到 （此时TH端电平大于 ， 端电平大于 ）， 又自动翻为低电平。在 这段时间电路处于暂稳态。t > t2，T导通，C快速放电，电路又恢复到稳态。由分析可得：

输出正脉冲宽度 tW = 1.1RC

注意：图6—3（a）电路只能用窄负脉冲触发，即触发脉冲宽度ti必须小于tW

三．实验内容和实验线路

1．用555定时器构成多谐振荡器

1）连接如图6—2（a）示多谐振荡器电路。

2）用示波器观察、记录输出电压 和电容上电压 的波形，测出VOH、VOL、VC1（峰点值）、VC2（谷点值）及周期T的数值，且算出T的理论值，与实测值相比较。

2．用555定时器构成一个占空比可调（周期不变）的方波发生器

1）连接好图6—4示占空比可调的方波发生器电路。

图 6-4占空比可调的方波发生器电路

2）调节RP，观察占空比的变化，用示波器观察 、 的波形。

3）在RP活动头分别移至两端的情况下，测出输出 的T、tPH、tPL计算出占空比。

3．用555定时器构成单稳态触发电路

1）按图6—5连接好电路。当触发器脉冲宽度ti大于单稳态触发电路输出脉冲宽度tw时，应如图中所示接入R1、C1微分 ，使555定时器2脚输入负脉冲为窄脉冲。

图 6-5单稳态触发器电路

2）Vi接连续脉冲f = 512HZ，用示波器观察、记录Vi、V2、VC及VO的波形（以Vi为触发信号），测出VO的脉冲宽度tW，且与理论值相比较。

4.设计一个用555定时器构成的方波发生器，要求方波的周期为1ms，占空比为5%。

四．预习要求

1．搞清555定时器的功能和应用

2．理论计算出实验内容1多谐振荡器的输出方波的周期T

3．理论计算实验内容3 中2）输出脉冲宽度tW。

4．搞清图6—5中R1、C1微分电路的作用。Vi为连续脉冲，对应地分析、画出V2的波形。

五．思考题

1．用两片555定时器设计一个间歇单音发生电路，要求发出单音频率约为1KHZ，发音时间约为0.5S，间歇时间约为0.5S。

2．图6—4电路中指出电容C充电途径、放电途径。写出振荡周期T和占空比表达式。理论计算出实验内容2、3两种情况下的占空比。

3．图6—5中，设微分电路的输入连续脉冲周期为Ti，R1、C1的参数应如何选择？

4．实验内容3中，如果不采用R1、C1微分电路，即Vi直接接至定时器的2脚，是否还能得到原来脉冲宽度tw的输出脉冲。

六．实验仪器与器材

1．电子技术实验箱 MS-ⅢA型 1台

2．直流电源（+5V）DS-2B-12型 1台

3．示波器 5020B型 1台

4．万用表 MF-47型 1只

5．555定时器 1只

555定时器及其应用

作者： 出处： 更新时间： 2004年06月23日

图6.5.1 CB555的电路结构

555定时器是一种集成电路[图6.5.1]，因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名。利用555定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。

图6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器

图6.5.3 图6.5.2电路的电压传输特性

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[图6.5.2]。我们简记为“二六一搭”。这个施密特触发器的电压传输特性是反相的[图6.5.3]。5号脚悬空时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和。5号脚接控制电压时，正向阈值电压和负向阈值电压分别为和。

图6.5.4 用555定时器接成的单稳态触发器

将555定时器的6号脚和7号脚接在一起，并添加一个电容和一个电阻，就可以构成单稳态触发器[图6.5.4]。电容接在电源与6号脚之间，电阻接在7号脚和地之间。我们简记为“七六一搭，下上”。这个单稳态触发器是负脉冲触发的。稳态时，这个单稳态触发器输出低电平。暂稳态时，这个触发器输出高电平。5号脚悬空时，输出脉冲宽度为。5号脚接控制电压时，输出脉冲宽度为。

我们知道，利用施密特触发器可以构成多谐振荡器[图6.4.15]。理论上，我们只需要添加一个电阻和一个电容即可。

图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器

图6.5.6 用555定时器接成的多谐振荡器

电阻和电容构成一个积分电路，其输入端接施密特触发器的输出端，其输出端接施密特触发器的输入端。用555定时器构成多谐振荡器就是这个思路。于是，我们先用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器[图6.5.6]。不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”以外，又增加了一个电阻。与555定时器内部的放电管构成了一个反相器。逻辑上，这个反相器的输出与555定时器的输出完全相同。因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚。我们看到，电阻和电容构成了积分电路，施密特触发器的一个输出端（7号脚）接积分电路的输入端，积分电路的输出端接施密特触发器的输入端。这样，一个多谐振荡器就成了。也许有人会问，为什么要用两个输出端的施密特触发器呢？一个输出端的施密特触发器也可以呀！因为施密特触发器的另外一个输出端（3号脚）专门作为多谐振荡器的输出，所以我们可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力。这个多谐振荡器可以驱动小型继电器！

555 的周期可以通过 调节输入电流大小改变的 通过对2，6；7针输入电流的微小调节可是实现输出频率的调节