应用555定时器组成施密特触发器.docx

应用555定时器组成施密特触发器.docx

《应用555定时器组成施密特触发器.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应用555定时器组成施密特触发器.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

应用555定时器组成施密特触发器

课程设计任务书

学生班级：

学生：

学号

设计名称：

应用555定时器组成施密特触发器

起止日期：

指导教师：

设计要求：

1、明确设计题目，确定方案。

对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。

2、单元电路的设计和元器件的选择。

要列出元器件清单

3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。

4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。

5、画出印制电路板图。

6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。

7、按要求撰写课程设计报告。

报告容包括目录、正文（概述，硬件原理图介绍，需要的元器件清单）绘制PCB图、PCB版的制作过程、结论（PCB版布线及制作要注意的问题，设计的电路版性能测试及总结，设计过程中遇到的问题及解决方法，心得等）、参考文献、附录（可有可无）等。

排版要严格按课程设计撰写规要求进行。

摘要

施密特触发器是一种用途十分广泛的脉冲单元电路。

利用它所具有的电位触发特性，可以进行脉冲整形，把边沿不够规则的脉冲整形为边沿陡峭的矩形脉冲（图4）；通过它可以进行波形变换，把正弦波变换成矩形波；另一个重要用途就是进行信号幅度鉴别，只要信号幅度达到某一设定值，触发器就翻转，所以常称它为鉴幅器。

用施密特触发器还能组成多谐振荡器和单稳态触发器。

施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。

为此，同学们通过书籍查阅了解到有多种方法可以组成施密特触发器，然后通过比较各种方案后，用555定时器组成施密特触发器，并通过去实验室实验和老师的指导了解到⑴施密特触发器有两个稳定状态，其维持和转换完全取决于输入电压的大小。

⑵电压传输特性特殊，有两个不同的阈值电压（正向阈值电压和负向阈值电压。

⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲

关键词：

施密特触发器，555定时器，阈值电压。

一：

绪论…………………………………………………………………4

二：

555定时器组成施密特触发器

2.1设计任务、要求及目的…………………………………………5

2.2555定时器……………………………………………………5

2.3设计施密特触发器的方案……………………………………7

2.4主要参数……………………………………………………8

2.5制作原理图…………………………………………………8

2.6制作PCB版……………………………………………………9

2.6.1制作步骤

2.6.2制作过程中遇到的问题、原因及解决办法

三：

结论………………………………………………………………10

四：

参考文献……………………………………………………………11

五：

附录………………………………………………………………11

绪论

在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。

这些脉冲波形的获得通常有两种方法：

一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。

本次课程设计是利用后一种方法产生脉冲波形，主要是以中规模集成电路555定时器为典型电路构成施密特触发器。

555定时器是一种多用途的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，又称为时基电路。

因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器以及通信等许多领域中都得到了广泛的应用。

555定时器组成施密特触发器。

555定时器组成施密特触发器

2.1设计任务、要求及目的

2.1.1设计任务：

用555定时器组成施密特触发器以及观测输出波形、测绘电压传输特性、算出回差电压△U。

2.1.2设计要求:

1、明确设计题目，确定方案。

对于考虑的方案，经过比较后，确定选择哪个方案。

2、单元电路的设计和元器件的选择。

要列出元器件清单

3、画出完整的电路原理图和必要的波形图，并说明主要工作原理。

4、计算出各元器件的主要参数，并标在电路图中恰当的位置。

5、画出印制电路板图。

6、制作PCB版，并对电路版性能进行测试，并分析是否满足要求。

2.1.3设计的目的：

1、熟悉555型集成时基电路结构、工作原理。

2、掌握555型集成时基电路的基本运用。

3、掌握用protel99编辑原理图，生成PCB图，制作PCB版。

4、掌握用示波器测定施密特触发器的电压传输特性曲线。

2.2555定时器

555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。

通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。

555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。

双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。

2.2.1555电路的结构组成和工作原理【1】

（1）电路组成及其引脚

图1

（2）555的工作原理

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为

和

。

C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。

当输入信号输入并超过

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

时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为0时，555输出低电平。

平时该端开路或接

。

Vco是控制电压端（5脚），平时输出

作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01

的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

2.2.2555电路的引脚功能

（3）555电路的引脚功能

v12

触发

v11

阈值

复位

IS

放电端

vo

输出

>

1

导通

0

1

原状态

1

截止

1

×

×

0

导通

0

2.3设计施密特触发器的方案

2.3.1用TTL门构成的施密特触发器

图2所示为用两个TTL门构成的施密特触发器电路。

图中G1为与非门，G2为反相器，vⅠ通过电阻R1和R2来控制门的状态。

因为R1R2值不能取很大，因此串接二极管D,防止vO=VOH时,G2的负载电流过大。

图2两级TTL门构成的施密特触发器

   当输入vⅠ=0时，门G1截止，vO=VOH；门G2导通，输出vO=VOL。

当vⅠ逐步上升，使二极管D导通，则:

v1’=（v1-vD）R2／（R1+R2）+VOL

式中，VD为二极管D导通压降，VOL≈0.3V≈0V.当v1上升到Vth时，由于G1另一输入端v1＇仍低于Vth，电路状态不变。

当vⅠ逐步上升至使v1＇≥Vth（Vth为TTL门阈值电平）时，门G1将由截止转为导通；门G2由导通转为截止，vO=VOH，触发器发生一次翻转。

此时vⅠ为上限触发电平,如果忽略v1＇＝Vth时G1的输入电流，则可得到v1’=Vth=（VT+—VD）R2/（R1+R2）

故得VT+=（R1+R2）Vth/R2+VD

只要输入vⅠ>VT+，触发器就处于输出vO=VOH的稳定状态。

   当输入vⅠ逐步下降时，只要vⅠ≤Vth，门G1将由导通转为截止，vO=VOH；门G2由截止转为导通，vO=VOL，触发器再次发生翻转，此时vⅠ为下限触发电平VT-=Vth，因此，电路的回差电压

△VT=VT+—VT-=R1Vth/R2+VD

调整电阻R1和R2得分压值，可以改变回差大小。

2.3.2555定时器组成施密特触发器

主要工作原理：

如图3所示，当Vi=0时，由于V11=V12=Vi=0,电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则Vi=1，当Vi继续上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1不会变。

当Vi升高到2/3Vcc时，电压比较器C1输出低电平，C2输出高电平；基本RS触发器被置“0”态；则VO=0，此后，Vi继续上升到Vcc，然后再降低，但在降低未达到1/3Vcc以前，VO=0的状态同样也不会改变。

当Vi下降到1/3Vcc时，电压比较器C1输出高电平，C2输出低电平；基本RS触发器被置“1”态；则VO=1，此后，vi继续下降到0，然后再上升，但在未达到2/3Vcc以前，VO=1的状态不会改变。

图3

2.3.3通过以上两种方案决定用555定时器组成施密特触发器。

2.4主要参数

（1）上限阈值电压Vth+。

它是指Vi上升过程中，输出电压Vo由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压Vi的值。

在图3中Vth+=2/3Vcc。

（2）下限阈值电压Vth_。

它是指Vi下降过程中，输出电压VO由低电平VOL变到高电平VOH时，所对应的输入电压Vi的值。

在图3中Vth_=1/3Vcc。

（3）回差电压△VT,又叫滞回电压。

它定义为上限阈值电压与下限阈值电压的差，即△Vth=Vth+—Vth-=1/3Vcc。

2.5制作原理图

步骤：

（1）进入Protel99SE，创建一个数据库，选择菜单File/New命令，双击框中原理图服务器（SchematicDocument）图标，建立原理图设计文档，进入原理图设计界面。

（2）在设计管理器中选择BrowseSCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel99SE子目录，在该目录中选择Library＼SCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，MiscellaneousDevicesDdb，ProtelDos库等，单击ADD按钮，即把元件库增加到元件库管理器中。

（3）根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，按Space旋转元件位置，再用电器线将个元件连接好同时对元件进行编号、封装和设定。

（4）选择菜单Tool/REC对画好的电路原理图进行电气规则检查。

如果有错误，根据错误情况进行改正。

原理图如下:

2.6制作PCB版

2.6.1步骤：

（1）择菜单File/New命令，双击框中PCB设计服务器（PCBDocument）图标，建立PCB设计文档，进入PCB设计界面。

（2）选择菜单Design/Add/RemoveLibrary，在“添加/删除元件库”对话框中选取所有元件所对应的元件封装库，PCBFootprint。

（3）布线规则是设置布线的各个规：

通过Design—Rules进行设置安全间距、走线层面和方向、过孔形状、走线线宽等a.双面板制作b.VCC和GND线宽为30mil,c.其它走线宽度为15mil。

d.过孔为外径30mil，径为25mil

（4）选择菜单Design/LoadNets，然后在弹出的窗口中单击Browse按钮，再在弹出的窗口中选择电路原理图设计生成的网络表.net文件，如果没有错误，单击Execute，也可在Sch原理图菜单Design—UpdatePcb进行，如果出现错误提示，必须更改错误。

（5）调整元件封装，合理布局。

Protel99SE既可以进行自动布线也可以进行手工布线，但是一般要手工布线，那样才能符合特定要求以及避免一些电器规则出错

（6）最后做一次电器规则检查Tools工具—DEC如果有错误则必须更改好，直到最终的PCB板完整做好。

生成PCB图如下：

2.6.2从原理图生成PCB图时，出现了原理图不正确，其错误为

（1）Nodenotfound（找不到元件某一焊盘）元件为二极管。

分析原因：

原因是元件电气图形符号引脚编号与元件封装图引脚编号不一致。

解决办法：

修改二极管电气图形符号的引脚编号，在protel99SE状态下，单击主工具栏的“打开”工具按钮，打开位于DesignExplore99\Library\PCB\GenericFootprint\Advpcb.ddb的元件封装图文件包，单击“BrowsePCBLib”标签，在Pins引脚窗口将A改为1，将K改为2，单击保存，再返回到原理图界面，再生成PCB图。

三结论

通过此次的课程设计知道了施密特触发器具有滞回电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。

并通过一周的电子线路CAD课程设计,对同学们来说是有很大的收获，它不仅让同学们们很好的复习以前学过的知识，而且也让它见证了同学们的学习成果，能用自己所学的知识做出自己所想要的电路板，也同时对以后的学习充满信心！

你可能也认识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟很少完完整整的做一个电路板，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固以及这次的课程设计，无不有力地证明了基础知识的重要性，无不在提醒自己，要重视对基础知识的学习。

通过这次的实验，理解了电子线路的设计方法和流程，夯实了电子线路的基础知识。

四参考文献

【1】周敏唐永强电子技术电子工业2004年2月

五附录

元件清单：

二极管一个

555定时器一个

电阻一个

无极性电容一个

示波器

交流信号发生器

评语表

指导老师评语

课程设计成绩

指导老师签字

2010年月日