完整word版矩形波发生器.docx

1、完整word版矩形波发生器实验二占空比可调的矩形波发生器实验一、 实验目的1. 掌握NE555、ICM7555等定时器芯片的使用方法；2. 了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。二、 实验原理1.定时器介绍 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码

2、都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为318V，最大负载电流在4mA以下。图1为555集成电路内部结构框图。其中由三个5K的电阻R1、R2和R3组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端VM悬空时（为避免干扰VM端与地之间接一0.01F左右的电容），VA=2VCC/3，VB=VCC/3，当控制端加电压时VA=VM，VB=VM/

3、2。 放电管TD的输出端Q为集电极开路输出，其集电极最大电流可达50mA，因此具有较大的带灌电流负载的能力。555集成电路的输出级为推拉式结构。是置零输入端，若复位端加低电平或接地，不管其他输入状态如何，均可使它的输出VO为“”电平。正常工作时必须使处于高电平。2功能 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6VA、V2VB时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS触发器被置0，TD导通，同时VO为低电平。当V6VB时，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD和输出的状态也维持不变。当V6VA、V2 tWtre即v

4、I周期的最小值Tmin应为tWtre，即 Tmin= tWtre因此，单稳态触发器的最高工作频率应为 需要指出的是，在图4所示电路中，输入触发信号vI的脉冲宽度（低电平的保持时间），必须小于电路输出vO的脉冲宽度（暂稳态维持时间tW），否则电路将不能正常工作。因为当单稳态触发器被触发翻转到暂稳态后，如果vI端的低电平一直保持不变，那么555定时器的输出端将一直保持高电平不变。解决这一问题的一个简单方法，就是在电路的输入端加一个RC微分电路，即当vI为宽脉冲时，让vI经RC微分电路之后再接到vI2端。不过微分电路的电阻应接到VCC，以保证在vI下降沿未到来时，vI2端为高电平。3.3用555定时

5、器构成的多谐振荡器多谐振荡器产生矩形脉冲波的自激振荡器。多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。1 电路组成及工作原理图5 用施密特触发器构成的多谐振荡器2振荡频率的估算（1）电容充电时间T1。电容充电时，时间常数1=（R1+R2）C，起始值vC（0+）=，终了值vC（）=VCC，转换值vC（T1）=，带入RC过渡过程计算公式进行计算：（2） 电容放电时间T2电容放电时，时间常数2=R2C，起始值vC（0+）=，终了值vC（）=0，转换值vC（T2）=，带入RC过渡过程计算公式进行计算：（3）电路

6、振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）电路振荡频率f （5）输出波形占空比q定义：q=T1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。 三 实验内容及实验步骤1.利用NE555或ICM7555定时器，设计一个占空比可调的矩形波发生器电路；2要求画出具体的电路图，能使产生的方波占空比可调，即高电平持续时间与低电平持续时间的比值可调，占空比大约1095；3（图6仅作参考）利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器，如图6所示。图6 占空比可调的多谐振荡器由于二极管的引导作用，电容C的充电时间常数1=R1C，放电

7、时间常数2=R2C。通过与上面相同的分析计算过程可得 T1=0.7R1C T2=0.7R2C占空比：只要改变电位器滑动端的位置，就可以方便地调节占空比q，当R1=R2时，q=0.5，vO就成为对称的矩形波。四、预习要求 1复习555定时器的工作原理。 2 .进一步了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。五、注意事项 1ICM7555属于CMOS电路，其电源电压范围是318V。若采用NE555双极性定时器，电源电压范围将变成4.516V，功耗也会增大； 2该电路还可以用于调节数字仪表显示器亮度，有兴趣的同学可以查阅相关文献。六、实验报告 1写出实验目的、基本原理、内容、设计过程，画出实验电路图。2根据电路器件的具体参数，计算出占空比的可调范围。