555定时器的应用Word文档下载推荐.docx
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定时器电路包含两个比较器,由差分放大器和恒流源组成。
两个比较器结构完全相同。
CA1比较器和CA2比较器两个高精度比较器,R-S双稳态触发器,放电三极管和功率输出级构成。
当控制端5脚无外加控制电压及直流电路时,CA1的反相输入端的基准电压
=2Vcc/3,同相输入端6脚为阈值电压输入端,用于监测外接定时电路的电容
上的电压;
CA2的同相输入端的基准电压
=Vcc/3,反相输入端2脚为触发电压输入端,两电压比较器的输出控制R-S双稳态触发点工作状态。
4脚为复位端,当其为低电平时,电路优先复位。
3脚输出为低电平。
控制电压端5是比较器CA1的基准电压端,通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值,即可改变比较器CA1,CA2的参考电压。
不用时可将它与地之间接一个0.01μF电容,以防止干扰电压引入。
555的电源电压范围上+4.5~18V,输出电流可达100~200mA,能直接驱动α型电机,继电器和低阻抗扬声器。
其外引线排列图为双列直插式,如图3-9-2
(二)、555定时器的应用
1.单稳态电路如图3-9-3所示。
当电源接通后,Vcc通过电阻R向电容C充电,待电容上电压Vc上升到2Vcc/3时,RS触发器置0,即输出Uo为低电平,同时电容c通过三极管T放电。
当触发端2的外接输入信号电压Ui<
Vcc/3时,RS触发器置1,即输出Uo为高电平,同时,三极管T截止。
电源Vcc再次通过R向C充电。
输出电压维持高电平的时间取决于RC的充电时间,t=tω时,电容上的充电时间为:
3-9-1
所以输出电压的脉宽
3-9-2
一般取R=1kΩ~10MΩC>
1000pF
值得注意的是:
Ui的重复周期必须大于tω,才能保证每一个正倒置脉冲起作用。
单稳态的暂态时间与Vcc无关。
因此用555定时器组成的单稳电路可以作为较精确定时器。
555组成的单稳态触发器的应用十分广泛,以下为几种典型的应用实例:
触摸开关电路
555组成的单稳态触发器可以用作触摸开关,电路如图3-9-4所示,其中M为触摸金属片(或导线)。
静态时无触发脉冲输入,555的输出为低电平即Uo=0,发光二极管VD不亮;
当用手触摸金属片M时,相当于2端输入一负脉冲,555的内部比较器CA2翻转,使输出变为高电平即Uo=1,发光二极管亮,直到电容C上的电压充到Uc=2Vcc/3,由式(3-9-2)可得发光二极管亮的时间为t
=1.1RC=1.1s
该触摸开关电路可以用触摸报警,触摸报时,触摸控制等方面。
电路输出信号的高低电平与数字逻辑电平兼容。
图中C1为高频滤波电容,以保持
的基准电压稳定,一般取0.01
F。
C2用来滤除电源电流跳变引入的高频干扰,一般取0.01~0.1
(2)脉冲宽度检测器
图3-9-5为脉冲宽度检测器电路可用来检测输入脉冲的宽度t1。
其中555与R2C2组成基本的单稳态触发器,三极管VT1,VT2工作在开关状态。
电路工作原理是:
输入脉冲A未来到时,VT1截止,555的输出C为低电平,VT2亦截止,,因此电路的输出端D为低电平。
输入脉冲A的正跳变来到,VT1导通,B点变为低电平,C变为高电平,VT2导通,输出D仍为低电平,低电平的持续时间由单稳态触发器的延迟时间t2决定,t2=1.1R2C2,如果被测脉冲的宽度t1大于t2,当C变为低电平时,VT2截止,由于A仍为高电平,所以D变为高电平,D的高电平持续时间t3由t1决定,即A变为低电平时,D也变为低电平,由图(b)可知输入脉冲的宽度t1可表示为:
t1=t2+t3=1.1R2C2+t3
上式表明,只有当触发脉冲的宽度t1大于延迟时间t2时,电路的输出脉冲D才有可能产生。
2.多谐振荡器及其应用
(1)如图3-9-6所示为占空比可调的多谐振荡器构成的方波发生电路。
由于接入了隔离二极管,使电路中定时电容CT充放电路分开。
电源接通VCC时,uCT=0,定时电路处于置位状态,uo=“1”,放电管T截止,由+VCC经R1、D1对CT充电,uCT上升,当uC1=uth1=2VCC/3时,定时电路转为复位状态,uo=“0”,放电管T导通,CT经D2、R2及放电管T放电,uCT下降,至uCT=uth2=VCC/3时,定时电路又转到置位状态,uo=“1”,T截止,CT又开始被冲放电,循环而形成振荡。
振荡稳定后,uo=“1”=VCC时,CT从uth2=VCC/3充电到uth1=2VCC/3,充电时间常数
=R1CT,设t1为充电时间。
Uo=“0”=0V时,CT从uth1=2VCC/3放电到uth2=VCC/3,放电时间常数
=R2CT,设t2为放电时间。
由充电方程式:
3-9-3
可得:
3-9-4
同理:
振荡周期和频率分别为:
3-9-5
3-9-6
电路输出方波信号的占空比系数q为:
3-9-7
调节电路中的电位器可得占空系数调节范围为8.3%~91.3%
(2)可编程谐振荡器
如图3-9-7所示,当开关接通时,其两端电阻应尽可能的小,RON=240~1050Ω,断开时,两端电阻尽可能大,Roff>
几百千欧。
电子开关功耗低,速度高,电源电压范围±
15V,否则会使RON增加,Roff减小,容易损坏开关。
上图中利用模拟电子开关4016,选用1.5MΩ定时电阻
,当控制输入端为高电平时,S1导通,输出100Hz的负脉冲,当控制输入端为低电平时,S2导通,选择1.2MΩ的定时电阻
输出120Hz的脉冲。
由上面A中的555充放电方程式可得:
S1导通时:
;
其中,
、t1代表充电,
、
代表放电,
∴振荡频率和周期为:
T1=t1+
=
3-9-8
3-9-9
同理可得S2导通时的周期和频率为:
T2=
3-9-10
如果选通开关用4选1,8选1,就可输出更多的频率。
(3)模拟声响电路
图3-9-8所示是用两个多谐振荡器构成的模拟声响电路。
这种模拟声响发生器是由两个多谐振荡器组成。
振荡频率较低,另一个振荡频率受其控制。
例如可调节定时元件RA1,RB1,C1使振荡器
之f=1Hz,调节RA2,RB2,C2,使振荡器
之f=1kHz,那么扬声器就会发出呜呜……呜的声音。
三.实验任务
基本题
1.设计制作一占空系数可调的多谐振荡器,f=1kHz,q=10%~80%.
2.用两片555构成模拟声响电路。
要求能按一定规律发出两种不同的声音。
调整合适的电路参数,使声音达到满意的效果。
3.设计制作一个触摸开关。
4.设计制作一报警电路。
提高题
题目:
设计带有“雨滴声”的定时催眠器。
技术要求:
定时器的Tp=5分钟±
10%
振荡器的占空比q=T1/(T1+T2)≈53%,f=1HZ±
10%;
振荡器输出到扬声器和两个发光二极管,发声发光。
四.实验报告要求
1.整理实验数据,画出振荡波形,并标出周期脉宽和幅值。
2.根据实验任务2,记录下你所满意的模拟声响电路的最后调试参数,并说明此电路可用在哪些地方。
五.思考题
1.若要求设计一个过压报警器,工作电压>
=10V,喇叭发出报警声,同时发光二极管闪烁,闪烁频率为2Hz.
2.改变电容C的大小能改变振荡器输出电压的周期和占空系数吗?
六.提示
1.单稳态电路的输入信号选择要特别注意,Ui的周期T必须大雨Uo上午脉宽tω,并且低电平的宽度要小于Uo的脉宽tω。
2.所有需绘制的波形图均要按时间坐标对应描绘,示波器要正确选择AC、DC方式,并在图中标出周期,脉宽及幅值等。
七.实验仪器与器件
仪器:
双踪示波器一台
函数信号源一台
三用表一块
稳压电源一台
器件:
555集成定时器2片
喇叭一只
电阻、电容、电位器若干
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