555定时器构成的多谐振荡器

只看该作者 · 2020-8-18 09:55

555定时器构成的多谐振荡器

555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。
本实验根据555定时器的功能强以及其适用范围广的特点，设计实验研究它的内部特性和简单应用。
一、原理
1、555定时器内部结构
555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图（A）
及管脚排列如图（B）所示。

它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5 的等值电阻串联而成。分压器为比较器、提供参考电压，比较器的参考电压为，加在同相输入端，比较器的参考电压为，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放、组成。高电平触发信号加在的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器端的输入信号；低电平触发信号加在的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R—S触发器端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器、的输出端控制。
2、多谐振荡器工作原理
由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。其工作波如图(D)所示。

设电容的初始电压＝０，t＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端＝＝０< ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即，（1表示高电位，0表示低电位），触发器置１，定时器输出此时，定时器内部放电三极管截止，电源经，向电容Ｃ充电，逐渐升高。当上升到时，输出由０翻转为１，这时，触发顺保持状态不变。所以0<t< 期间，定时器输出为高电平１。
时刻，上升到，比较器的输出由１变为０，这时，，触发器复０，定时器输出。
期间，，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过放电。按指数规律下降，当时比较器输出由０变为１，Ｒ－Ｓ触发器的，Ｑ的状态不变，的状态仍为低电平。
时刻，下降到，比较器输出由1变为0，R---S触发器的 1， 0，触发器处于1，定时器输出。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。
通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出，电容放电时， 0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，
其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。
3、振荡周期
由图（D）可知，振荡周期。为电容充电时间，为电容放电时间。
充电时间
放电时间
矩形波的振荡周期
因此改变、和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。
对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=（脉宽）/（周期T），指输出一个周期内高电平所占的时间。图（C）所示电路输出矩形波的占空比。

555定时器构成的多谐振荡器

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