555时基电路总结报告剖析.docx

电路与电子线路根底课外设计制作总结报告题目( A)：555 时基电路设计组号：任课教师： 组长：成员：成员：成员：成员： 联系方式2023 年 日一、 电路设计方案及试验原理1.555 根本组成及工作原理555 时基集成电路各管脚的作用：脚是公共地端为负极；脚为低触发端 TR， 低于 13 电源电压以下时即导通；脚是输出端 V，电流可达 2023mA;脚是强制复位端 MR，可与电源正极相连或悬空;脚是用来调整比较器的基准电压， 简称掌握端 VC，不用时可悬空，或通过 0.01F 电容器接地;脚为高触发端 TH， 也称阈值端，高于 2/3 电源电压时即截止;脚是放电端 DIS;脚是电源正极 VCC。555 含有两个电压比较器，一个根本 RS 触发器，一个放电开关管 T，比较器的参考电压由三只 5K 电阻器构成的分压器供给。它们分别使高电平比较器 A1 的同相输入和低电平比较器 A2 的反相器、输入端的参考电平为 2/3VCC 和 1/3VCC。A1 与 A2 的输出端掌握 RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自 6 脚， 即高电平触发输入并超过参考电平 2/3VCC 时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于 1/3VCC 进，触发器复位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电开关管截止。RD 是复位端4 脚),当 RD=0.555 输出低电平。寻常 RD 端开路或接VCC.2、单稳态电路工作原理单稳态电路是具有一个稳定状态的电路。稳定时，时基电路处在复位态，输出端脚为低电平，此时脚也处在低电平，所以定时电容 Ct 无法通过定时电阻 Rt 放电。假设在输入端输出一个负脉冲触发信号 V1，使触发端的脚获得一个小于 VDD/3 的低电平触发信号，依据前面的内部构造图和真值表，可知时基电路置位，输出脚跳变为高电平，电路即翻转进入暂态；同时内部晶体管截止， 脚被悬空即虚高，解除对 Ct 的封锁，正电源 VDD 通过 Rt 向 Ct 充电，使阈值端脚电平不断上升，当升至VDD/3 时，由真值表知，时基电路复位，脚与脚恢复低电平，暂态完毕，电路翻回稳态。此时 Ct 储存的电荷通过 内部的放电晶体管对地放电，为电路下次触发翻转做预备。电路暂态时间即脚输出高电瓶的时间由Ct 上的电压从充电到2VDD/3 的时间，满足下式：V=2VDD/3=VDD(1-e-t/RtCt)即：t=-RtCtln(1/3)1.1RtCt 3、无稳态工作电路无稳态电路是没有固定稳态的电路，时基电路始终处在置位和复位的反复交替中，输出脚的输出波形近似为矩形波。由于矩形波的高次谐波格外丰富，因此也叫自激多谐振荡电路。电路如图，当时次通电时，因电容 C1 两端电压不能突变，的脚为低电平，由真值表可知，时基电路置位，即脚为高电平，内部放电晶体管截止， 脚被悬空。此时正电源 VDD 通过 R1、R2 向 C1 充电，经过时间 t1，C1 两端电压即阈值端脚电平升至2VDD/3，这时时基电路反转复位，脚输出低电平， 同时北部放电晶体管导通，脚也为低电平，此时 C1 储存的电荷通过 R2 向脚放电，使C1 两段电压即的触发端脚电平下降，经过时间t2 后降到VDD/3， 完成一个周期。此后，时基电路又翻转置位，脚又为高电平，脚再次悬空，如此周而复始，C1 不断充电和放电，电路引起振荡。脚输出高电平即 C1 的充电时间：t1=-(R1+R2)C1ln(VDD-2VDD/3)(VDD-VDD/3)0.693(R1+R2)C1脚输出低电平即 C1 的放电时间：t2=-R2C1ln(VDD-2VDD/3)(VDD-VDD/3)0.693R2C1振荡周期为：T=t1+t2=0.693(R1+2R2)C1振荡频率为：f=1/T=1.44/(R1+2R2)C1（1） 以下图是用 555 时基电路组成根本形式的振荡器，请按图完成电路的制作， 测试振荡器输出波形。 f=1.44/(R1+2R2)C，设：f=1KHz，试确定R；R；C 之值。依据公式 f=1.44/(R1+2R2)C 可得只要转变 R1，R2 和 C 的值就可以转变输出波形的频路，因此该试验可以将 R1，R2 变为可变电阻，把电路焊接出来之后通过转变滑动变阻器的阻值并观看波形即可, 通过 R1、R2、C 的搭配，实现输出频率为1kHz。（2） 电路 A：10 秒60 秒连续可调的定时电路。了解到 555 电路的单稳态电路的特性之后，该功能可设计成 555 单稳态电路，通过复位开关闭合使电容放电，之后复位开关自动复位，电容连续充电，充电的时间即为指示灯点亮的时间。（3） 电路 B：防盗报警电路由于我们使用的是直流蜂鸣器，所以电路 B 的设计方案就与电路 A 的设计方案一样。（4） 电路 C：液位监控电路。该电路由单稳态电路和多稳态电路组成。借助 555 的 4 接口接低电平就会强制复位电路不工作的原理用单稳态电路掌握多稳态电路，通过调整振荡电路充放电电阻的阻值来掌握凹凸电平的时间，从而实现电路响 10s 停 10s 的效果。二、 原理图（1） 测试振荡器输出波形依据公式 f=1.44/(R1+2R2)C，先确定电容 C=0.01uf,通过计算可以得到 R1+2R2=144k ,通过软件仿真调整变阻器的阻值，觉察当 R1=44k ,R2=50k 比较适宜。（2） 电 路 A： 10秒 60秒 连 续 可 调 的 定 时 电 路 。电路原理：在未按下复位开关时，接上电源，电容充电。按下复位开关的瞬间， 电容被短路，快速放电，555 的 2 端和 6 端处于低电平，3 端输出高电平，发光二极管发光，当复位开关复位时，电源连续给电容充电，当 2,6 端电压到达 2/3vcc 时，2,6 端为高点平，3 端输出低电平，发光二极管熄灭。电容充电到 2/3vcc 的时间即为二极管发光的时间。通过转变 R 的大小即可转变电容充电的时间。（3） 电路 B：防盗报警电路该电路原理与电路一一样，当复位开关闭合瞬间，电容快速放电， 2,6 端为低电平，3 端输出高电平，蜂鸣器发出响声。当复位开关复位时，电源通过R 给电容充电，当2,6 端电压到达 2/3vcc 时，3 端输出低电平，蜂鸣器停顿发出响声。(4)电路 3：液体监控电路：该电路由一个单稳态电路和一个多稳态振荡器成，依据 4 端为低电平 555 强制复位的原理，将单稳态电路的3 端接多稳态电路的 4 端，通过掌握单稳态电路的输出端 3 的电平凹凸来掌握振荡器是否工作，通过掌握振荡器中充放电电阻的大小掌握振荡器输出凹凸电平的时间，从而到达蜂鸣器响10s,停10s 的效果。当到达监控液位时，电容 C1 快速放电，单稳态电路的 2,6 端为低电平，输出 3 为高点平，多稳态电路的 4 端接高点平之后，振荡电路开头工作。三、 完成过程1、焊接之前：在开头焊接时，我们对一些元件的性能和焊接方式并不了解，比方 555 的 8 个脚的位置，以及 555 焊接方法，我们是一头雾水，通过查找资料才搞清楚了 555 的焊接方式以及几个脚的位置和功能。其次是我们设计的电路中的很多电阻和电容试验室没有那种规格，所以一些大电阻是找了几个电阻串联，大电容找了几个小的电容并联，一些实在没有的我们就把电路的参数给修改了一下。2、焊接过程中：为了便利，我们在设计电路的时候把 555 的几个脚的位置给打乱，结果在焊接的过程中把 8 个脚焊在电路中并不是一件很简洁的事情。其次是电路中很多都是几条导线连接在一个点上，这时就需要两个人的相互协作，而且在焊接过程中应当留意电解电容的极性以及发光二极管的极性。3、调试过程我们首先焊的是第三个电路板，在焊接之后接上电源觉察蜂鸣器没有发出声音， 由于有两个 555 电路，所以我们就逐一排查，我们先将 555 的单稳态的电路和多稳态电路断开，马上单稳态电路的 3 输出口与多稳态电路的 4 输出口断开，将蜂鸣器接在单稳态电路的 3 输出口，觉察蜂鸣器能发出声音，这说明单稳态电路是没有问题的，当我们将多稳态电路的 4 端接上高电寻常，振荡器并没有工作，于是就将范围缩小到多稳态电路，我们就考虑是不是 555 烧坏了，于是我们就换了一个 555，之后，蜂鸣器就正常工作了，但是蜂鸣器始终在响，并没有到达响 10s, 停 10s 的效果。当我们再次检查电路时，觉察是电路中的一根导线断开了，结果使 2,6 端始终处于低电平，蜂鸣器始终在响。接着是连续可调 10 到 60s 的电路，在焊接之后，接上电源二极管并没有发光， 之后觉察是由于我们所加的电压太小，但是当二极管发光之后，它就始终处于发光状态，并没有在肯定时间之后灭掉，通过分析，我们认为是555 的 2,6 端始终处于低电平状态，造成 3 输出端始终输出高电平，之后用万用表的电压档测量各元件电压时，觉察电阻两端均有电压，只有电容两端没有电压，我们就把范围缩小到电容，当时以为是电容被损坏，但是换了的电容之后还是不行，最终就从电容短路这个方面动身想到可能是并联在电容两端的开关的问题，当我们把开关从电路中断开时，电路到达了要求。由于接的开关是可复位的开关，我们并不了解复位开关的焊接方法，通过查找资料，果真是开关的接法不对。有了前两次的阅历，触摸开关这个电路进展的比较成功。四、试验结果及分析等（1） 依据公式f=1.44/(R1+2R2)C ，先确定电容 C=0.01uf,通过计算可以得到R1+2R2=144k ,通过软件仿真调整变阻器的阻值，得到 R1=44k ,R2=50k ，示波器上输出的为 1kHZ 的方波。（2） 试验结果：将变阻器置于最小处，接上电源，由于电容有个充电的过程， 刚开头二极管会发光一段时间停顿发光。按下复位开关之后，二极管发光 10 s 之后停顿发光。转变变阻器的电阻置于 47k ,按下复位开关，二极管发光 60s 之后停顿发光。（3） 接上电源，由于电容有个充电的过程，刚开头蜂鸣器会响一段时间后停顿发声。按下复位开关之后，蜂鸣器发声 10 s 之后停顿发声。（4） 接上电源，由于电容有个充电的过程，刚开头蜂鸣器会响一段时间之后停顿发声，将单稳态电路电容两端的导线短接，蜂鸣器会发声，响的时间为 10s, 停的时间为 10s,假设导线连续短接，蜂鸣器就会重复响 10s,停 10s。假设导线停顿短接，蜂鸣器响 10s 之后就会停顿发声。