(1)實驗目的:
①熟悉555定時器的工作原理。
②熟悉555定時器的典型應用。
③學習用Multisim 10軟件進行555定時器的仿真實驗。
④了解定時元件對輸出信號周期及脈衝寬度的影響。
(2)實驗設備及器件:
①計算機及電路仿真軟件Multisim 10。
②SAC-DMS2數字電路實驗箱。
③555定時器、電阻、電容。
④雙蹤示波器1台。
⑤函數信號發生器1台。
(3)實驗原理:
集成時基電路又稱為集成定時器或555電路,是一種數字、模擬混合型的中規模集成電路,應用十分廣泛。它是一種產生時間延遲和多種脈衝信號的電路,由於內部電壓標準使用了3個5kΩ電阻,故取名555電路。其電路類型有雙極型和CMOS型兩大類,二者的結構與工作原理類似。幾乎所有的雙極型產品型號最後的三位數碼都是555或556;所有的CMOS產品型號最後四位數碼都是7555或7556,二者的邏輯功能和引腳排列完全相同,易於互換。555和7555是單定時器。556和7556是雙定時器。雙極型的電源電壓VCC=5~15V,輸出的最大電流可達200mA,CMOS型的電源電壓為3~18V。
1)555電路的工作原理;
T:放電管,當T導通時,將給接於腳7的電容器提供低阻放電通路。
555定時器主要是與電阻、電容構成充放電電路,並由兩個比較器來檢測電容器上的電壓,以確定輸出電平的高低和放電開關管的通斷。這就很方便地構成從微秒到數十分鍾的延時電路,可方便地構成單穩態觸發器、多諧振蕩器、施密特觸發器等脈衝產生或波形變換電路。
2)555定時器的典型應用;
①單穩態觸發器;
單穩態觸發器在外來脈衝作用下,能夠輸出一定幅度與寬度的脈衝,輸出脈衝的寬度就是暫穩態的持續時間tw。
②施密特觸發器;
施密特觸發器也有兩個穩定狀態,但與一般觸發器不同的是施密特觸發器采用電位觸發方式,其狀態由輸入信號電位維持;施密特觸發器有兩個閾值電壓,可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈衝信號。
③多諧振蕩器;
與單穩態觸發器相比,多諧振蕩器沒有穩定狀態,隻有兩個暫穩態,而且無須用外來觸發脈衝觸發,電路能自動交替翻轉,使兩個暫穩態輪流出現,輸出矩形脈衝。
(4)Multisim 10仿真實驗預習:
1)測量555定時器邏輯功能;
2)用555定時器構成產生500Hz的多諧振蕩器;
②開啟仿真開關,雙擊示波器打開麵板,觀察C2和3腳輸出波形,雙擊頻率計打;
(5)實驗室操作內容:
1)用555定時器構成單穩態觸發器;
2)用555定時器構成施密特觸發器;
3)用555定時器構成多諧振蕩器;
②用示波器觀察3腳和6腳的波形。
③改變可調電阻RP的數值,觀察輸出波形的變化。
(6)Multisim 10仿真拓展性實驗:
1)占空比可調的多諧振蕩器;
2)電子眨眼電路;
接通電源後,555起振,當3腳輸出為高電平時,由於LED1正極與電源相連相當於高電平,負極通過R3與555多諧振蕩器的3引腳相連,LED1不發光。
(7)實驗注意事項:
①定量畫出實驗所要求記錄的各點波形。
②整理實驗數據,分析實驗結果與理論計算結果的差異,並進行分析討論。
(8)思考題:
①用555定時器構成的施密特觸發器電路中,怎樣改變回差電壓的大小?
②用555定時器構成的單穩態觸發器電路中,如觸發脈衝大於單穩態持續時間,電路能否正常工作?