Question

555定时器内部结构?

Answer 1

555定时器×1 CD4060计数器×1 1．555集成定时器 555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等。 TTL集成定时器555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图14-1、14-2所示。它是由上、下两个电压比较器、三个5kΩ电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成。比较器 C1的同相输入端⑤接到由三个5 kΩ电阻组成的分压网络的2/3Vcc处，反相输入端⑥为阀值电压输入端。比较器C2的反相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，同相输入端②为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制RS触发器。RS触发器设置有复位端 ④，当复位端处干低电平时，输出③为低电平。控制电压端⑤是比较器C1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C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O．01μF的电容，以防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5～+18V，输出电流可达100～200mA，能直接驱动小型电机、继电器和低阻抗扬声器。CMOS集成定时器CC7555的功能和TTL集成定时电路完全一样，但驱动能力小一些，内部结构也不同，555定时器的功能表见表14-1。图 14-1 555电路引脚图 图14-2 TTL电路555电路结构表14-1 555芯片功能表触发阈值复位放电端输出 H导通L H原状态 H截止H L导通L 2．555定时器的应用 ①单稳态电路 单稳态电路的组成和波形如图14-3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2/3Vcc时，RS触发器置0，即输出Vo=0，同时电容C通过三极管T放电，RS触发器输入变位1、1，输出保持不变。当触发端②的外接输入信号电压Vi＜1/3Vcc时，RS触发器置1,即输出Vo=1，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，待电容上电压Vc上升到2/3Vcc时，RS触发器置0，即输出Vo=0，当t=tW时，电容上的充电电压为；所以输出电压的脉宽 tW=RCln3≈1.1RC 一般R取1kΩ～10MΩ，C＞1000pF。值得注意的是：t的重复周期必须大于tW，才能保证每一个负脉冲起作用。由上式可知，单稳态电路的暂态时间与VCC无关。因此用555定时器组成的单稳电路可以作为精密定时器。图 14-3单稳态电路的电路图和波形图 ②多谐振荡器多谐振荡器的电路图和波形图如图14-4所示。电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。当电容上电VC=2/3Vcc时，阀值输入端⑥受到触发，比较器C1翻转，输出电压Vo=0，同时放电管T导通，电容C通过R2放电；当电容上电压Vc=1/3Vcc时，比较器C2输出0，输出电压Vo=1。C放电终止、又重新开始充电，周而复始，形成振荡。其振荡周期与充放电的时间有关：充电时间： 放电时间： 振荡周期：T=tPH+tPL≈0.7(R1+2R2)C 振荡频率：f=1/T= 占空系数： 当R2>>R1时，占空系数近似为50％。图14-4 多谐振荡器的电路图和波形图由上分析可知： a）电路的振荡周期T、占空系数D，仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。 b）改变R1、R2，即可改变占空系数，其值可在较大范围内调节。 c） 改变C的值，可单独改变周期，而不影响占空系数。 另外，复位端④也可输入1个控制信号。复位端④为低电平时，电路停振。 ③ 施密特触发器施密特触发器电路图和波形图如图14-5所示，其回差电压为1/3Vcc。当输入电压大于2/3Vcc时输出低电平，当输入电压小于1/3Vcc时输出高电平，若在电压控制端⑤外接可调电压Vco（1.5～5V），可以改变回差电压ΔVT。施密特触发器可方便的地把非矩形波变换为矩形波，如三角波到方波。施密特触发器可以将一个不规则的矩形波转换为规则的矩形波。施密特触发器可以选择幅度达到要求的脉冲，虑掉小幅的杂波。图14-5 施密特触发器电路图和波形图 3. CD4060是14位二进制串行计数器，其引脚图如图14－6。 ① 由14级二进制计数器和非门组成的振荡器组成，外接振荡电路可以做时钟源。图6—6　CD4060引脚图 ② ：时钟输入端，下降沿计数；CP0：时钟输出端； ：反向时钟输出端。 ③ RD清零端为异步清零。 ④ 作为2Hz、4Hz、8Hz等时钟脉冲源时，典型接线方法如图14-7，从计数器输出端可以得到多种32.678kHz的分频脉冲。图6-7 4060作为时钟源 ⑤ 可以加上RC回路构成时钟源。如图14-8，其中T≈1.4RC 图6-8 RC回路作为时钟源图6-6 CD4060引脚图 4. CD4017是十进制计数器/时序译码器，内部有一个十进制计数器和一个时序译码器，图14-9是其引脚图，CP为时钟脉冲输入，上升沿计数， 为允许计数，低电平有效，计数时Q0～Q9的十个输出端依次为高电平，RD为异步清零端，RD=1时Q0=1。计数器的输出Q0～Q4=1时进位Co=1，Q5～Q9=1时Co=0。图6—9　CD4017引脚图普通计数器作为分频时，从计数器输出引脚可以得到CP的2、4、8…分频的信号，用N进制计数器可以得到N分频信号。依此原理用CD4017可以方便得到2～10分频信号，将CD4017输出端Q2～Q9分别与复位端相连，可以构成2～9的分频。如图14-10所示构成3分频，当高电平移到Q3时，计数器复位，重新计数，3分频信号可以从Q0～Q2中一个输出，不接反馈复位则可以得到10分频。三、预习要求 1．熟悉用555集成定时器和外接电阻、电容构成的单稳触发器、多谐振荡器和施密特触发器的工作原理。图14－10　CD4017应用 2．熟悉CMOS门电路与RC电路或晶体振荡器组成时钟源的方法。图14-10　CD4017应用 3．图 14-3接线图中。当 C=22μF时，计算Rw为多少时，Tw为1秒。 4. 图 14-4接线图中。R1＝10kΩ，R2＝10kΩ，C＝22�0�8F，计算Rw为多少时，T为1秒。 5．熟悉时钟信号分频的方法。四、实验内容 1．用 555集成定时器构成单稳态电路。按图 14-3接线。当 C=22μF时，用负单脉冲输入到信号Vi，调节电位器RW观察单稳时间变化，计算周期TW的变化范围。 2．按图14-4所示电路组装占空比可调的多谐振荡器。取 R1＝10kΩ，R2＝10kΩ，C＝22�0�8F，调节电位器RW观察振荡信号周期变化，计算周期T的变化范围。 3．按图14-7接线，观察Q12、Q13、Q14引脚输出的时钟频率。 4．按图14-10所示电路接线，对上题中得到的时钟信号分频，改变清零反馈接线方法，从Q1端得到2～10分频信号。五、实验报告内容 1. 实验目的、内容。 2. 记录实验数据和观测到的现象。 3. 比较实验原始数据和理论计算值。 4. 比较RC振荡电路和晶体震荡电路的优、缺点。

Answer 2

2．按图14-4所示电路组装占空比可调的多谐振荡器。取 R1＝10kΩ，R2＝10kΩ，C＝22�0�8F，调节电位器RW观察振荡信号周期变化，计算周期T的变化范围。 3．按图14-7接线，观察Q12、Q13、Q14引脚输出的时钟频率。 4．按图14-10所示电路接线，对上题中得到的时钟信号分频，改变清零反馈接线方法，从Q1端得到2～10分频信号。五、实验报告内容 1. 实验目的、内容。 2. 记录实验数据和观测到的现象。 3. 比较实验原始数据和理论计算值。 4. 比较RC振荡电路和晶体震荡电路的优、缺点。