定时器构成的多谐振荡器
定时器构成的多谐振荡
器
Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。
一、用555定时器构成的多谐振荡器
1.电路组成：
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图6-11（a）所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过电容接地。
2.工作原理：
多谐振荡器的工作波形如图6-11(b)所示：
电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈。
因此，振荡周期T=T1+T2=(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。
二、多谐振荡器应用举例：
1.模拟声响发生器：
将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到间歇式的"呜......呜"声响。
2.电压——频率转换器：
由555定时器构成的多谐振荡器中，若定时器控制输入端（5脚）不经电容接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值，可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大，即频率越低；外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小，即频率越高。这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的功能。
用555定时器组成多谐振荡器
用555定时器组成多谐振荡器
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用555定时器组成多谐振荡器 一、电路结构 多谐振荡器是无稳态电路，两个暂稳态不断地交替。图1为用SG555组成的多谐振荡器电路图。利用放电管V作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而改变UC 上升或下降。 令UC=TH=TR ，则交替置0,置1。R1，R2和C为定时元件。 图1 用555定时器组成多谐振荡器 二、工作原理
1，接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1，R2对电容C充电，其电压UC 由0按指数规律上升，当UC≥2/3Vcc时，电压比较器C1和C2的输出分别为：UC1=0，UC2=1 基本RS触发器被置0，Q=0,Q=1，输出U0跃到低电平UOL 于此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2、放电管V 放电电路进入暂稳态。 2，随着电容C的放电，UC随之下降。 当UC下降到UC ≤2/3Vcc ，则电压比较器C1和C2的输出为UC1=1，UC2=0 基本RS触发器被置1，Q=1,Q=0，输出U0由低电平UOL跃到高电平UOH 同时，因Q=0，放电管V截止，电源Vcc又经电阻R1，R2对电容C 充电。 电路又返回到前一个暂稳态。
3，这样，电容C上的电压UC将在2/3 Vcc 和1/3Vcc之间来回放电和充电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲。 三、输出波形 图2 多谐振荡器的工作波形 多谐振荡器的振荡周期T为： T=tw1+tw2 tww1为电容C上的电压由1/3 Vcc下降到2/3 Vcc 所需要的时间，充电回路的时间常数为 (R1+R2)C tww1可用下式估算
555多谐震荡器-实验报告
实验题目：用555定时器设计一个时钟信号源，频率为f=1KHz，占空比为60%。 实验报告： 一、实验相关信息 1、实验日期： 2、实验地点： 二、实验内容 用555定时器设计一个时钟信号源，频率为f=1KHz，占空比为60%。 三、实验目的 1、了解555定时器的工作原理和电路结构； 2、掌握555定时器的典型应用。 三、实验设备、元器件 1、实验仪器：（写清型号） 2、实验元器件： 四、理论计算 （1）555多谐震荡器电路结构 图1 多谐振荡器 （2）工作波形
（3）工作过程简述 接通电源后，电容C 被充电，νc 上升，当νc 上升到 Vcc 32 时，触发器被复位，同时 放电T 导通，此时 νo 为低电平，电容C 通过R 2 和T 放电，使νc 下降，当νc 下降到Vcc 31 时，触发器又被复位，νo 为高电平。电容C 放电所需时间为 C R C R t PL 227.02ln ≈= （1） 当电容C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R 1、R 2向电容C 充电，νc 由Vcc 31上升到Vcc 32所需时间为 C R R C R R t PH )(7.02ln )(2121+≈+= （2） 当νc 上升到Vcc 32 时，触发器由发生翻转，如此周而服始，在输出端就得到一个周期 性的方波，其频率为 C R R t t f PH PL )2(43.1121+≈+= （3） %100)2((%)212 1X R R R R t t t q PH PL PH ++=+= （4） （4）占空比可调电路结构 对于图1电路结构占空比固定不变，要得到占空比可调的周期方波，对其电路改进，如图2所示。 由（4）式可知，占空比始终大于50%，要得到占空比小于50%的方波，只要在输出端加一个反向器即可。
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作
多谐振荡器双闪灯电路设计与制作 南昌理工学院张呈张海峰 我们主张，电子初学者要采用万能板焊接电子制作作品，因为这种电子制作方法，不仅能培养电子爱好者的焊接技术，还能提高他们识别电路图和分析原理图的能力，为日后维修、设计电子产品打下坚实的基础。 上一篇文章《电路模型设计与制作》我们重点介绍了电路模型的概念以及电流、电压、电阻、发光二极管、轻触开关等基本知识，并完成了电路模型的设计与制作，通过成功调试与测试产品参数，进一步掌握了电子基础知识。 本文将通过设计与制作多谐振荡器双闪灯，掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。
一、多谐振荡器双闪灯电路功能介绍 图1 多谐振荡器双闪灯成品图
多谐振荡器双闪灯电路，来源于汽车的双闪灯电路，是经典的互推互挽电路，通电后LED1和LED2交替闪烁，也就是两个发光二极管轮流导通。 完成本作品的目的是为了掌握识别与检测电阻、电容、二极管、三极管。掌握识别简单的电路原理图，能够将原理图上的符号与实际元件一一对应，能准确判断上述元件的属性、极性。。 该电路是一个典型的自激多谐振荡电路，电路设计简单、易懂、趣味性强、理论知识丰富，特别适合初学者制作。 二、原理图 图2 多谐振荡器双闪灯原理图 三、工作原理 本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。在上篇文章中介绍了电阻、和发光二极管，本文只介绍电容和三极管。 1、电容器的识别
电容器,简称电容，用字母C表示，国际单位是法拉，简称法，用F表示，在实际应用中，电容器的电容量往往比1法拉小得多，常用较小的单位，如微法(μF)、皮法(pF)等，它们的关系是： 1法拉(F)=1000000微法(μF)，1微法(μF)=1000000皮法(pF)。 本的套件中使用了2个10μF的电解电容，引脚长的为正，短的为负；旁边有一条白色的为负，另一引脚为正。电容上标有耐压值上25V，容量是10μF。 2、三极管的识别 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅值较大的电信号, 也用作无触点开关，俗称开关管。套件中使用的是NPN型的三极管9013，当把有字的面向自己，引脚朝下，总左往右排列是发射极E，基极B，集电极C。如图3所示。 图3 三极管的引脚图 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态： （1）截止状态 当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。
NE555定时器构成多谐振荡器
NE555定时器构成的多谐振荡器 一、原理 1、555定时器内部结构 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图（A ） 及管脚排列如图（B ）所示。 它由分压器、比较器、基本R--S 触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5K 的等值电阻串联而成。分压器为比较器1A 、2A 提供参考电压，比较器1A 的参考电压为 2 3 cc V ，加在同相输入端，比较器2A 的参考电压为13cc V ，加在反相输入端。比较器由两个 结构相同的集成运放1A 、2A 组成。高电平触发信号加在1A 的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S 触发器_ D R 端的输入信号；低电平触发信号加在 2A 的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R —S 触发器_ D S 端 的输入信号。基本R--S 触发器的输出状态受比较器1A 、2A 的输出端控制。 2、 多谐振荡器工作原理 由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。其 工作波如图(D)所示。
设电容的初始电压c U ＝０，t ＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触 发端TH V ＝TL V ＝０<1 3 ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即_ 1D R =， _ 0D S =（1表示高电位，0表示低电位），R S -触发器置１，定时器输出01u =此时 _ 0Q =，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经1R ，2R 向电容Ｃ充电，c u 逐渐升高。当 c u 上升到1 3 cc V 时，2A 输出由０翻转为１，这时__ 1D D R S ==，R S -触发顺保持状态不 变。所以0 基于555定时器构成的多谐振荡器的应用 1.引言 繁华的都市，当夜幕降临时，五缤纷的彩灯便亮了起来，点亮这个黑暗的世界，给人民生活增添一点情趣，而流水灯是其中的角色之一。随着技术的不断发展，控制彩灯的电路不断更新，这里主要介绍由555定时器构成的流水灯控制电路。 2.555定时器 2.1 555定时器的内部结构(如图1所示)： (1)分压器 ①5脚悬空时。 ②5脚外接控制电压时。 (2)电压比较器 电压比较器C1和C2是两个结构完全相同的理想运算放大器。比较器有两个输入端，分别用1和0表示相应输入端上所加的电压，用表示比较器的比较结果(1代表高电平，0代表低电平)。 (3)基本RS触发器 (4)放电三极管 V1是一个集电极开路的放电三极管。当时，V1导通;当时，V1截止。 2.2 555定时器功能表(如图2所示)555定时器功能表基本说明了555定时器的功能。 2.3 555定时器组成的多谐振荡器 由555定时器构成的多谐振荡器如图3所示，RA、RB和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端(6脚)和低电平触 发端(2脚)并接后接到RB和C的连接处，将放电端(7脚)接到RA、RB的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压为低电平，小于(1/3)Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平，放电管V1截止。这时，电源经RA、RB对电容C充电，使电压按指数规律上升，当上升到(2/3)Vcc时，输出为低电平，放电管V1导通，把从(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc由于放电管V1导通，电容C通过电阻RB和放电管放电，电路进人第二暂稳态，其维持时间的长短与电容的放电时间有关，随着C的放电，下降，当下降到(1/3)Vcc时，输出为高电平，放电管V1截止，Vcc再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。 3.CD4017逻辑功能 CD4017芯片是十进制计数器/时序译码器，应用极其广泛。图4是CD4017的引脚图排列，采用16脚双列直插式塑料 封装形式。 CD4017的CL端在输入时钟脉冲的上升沿计数，时钟允许端EN为“0”时，允许时钟脉冲输入，为“1”时就禁止时钟脉冲输入。 在输入时钟脉冲的作用下，10个译码输出Y0~Y9依次为高电平。R为复位端，当R=1时，计数器清零，Y0为“1”，其余Y1~Y9均为“0”。CO为进位输出端，CD4017记满10个数后，CO端输出一个正的进位脉冲。 双三极管多谐振荡器电路工作原理 双三极管多谐振荡器 电路工作原理 多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振 荡器电路. 电路结构 1.路图 2.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路.那么电路就没有稳 定状态,而成为无稳电路 3.开机:由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂 稳态.设Q1饱和,Q2截止. 工作原理 正反馈: Q1饱和瞬间,VC1由+VCC 突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下 降到接近 —VCC,于是Q2可靠截止. 注：为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1 集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的 正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。 2.第一个暂稳态: C1放电: C2充电: 3.翻转:当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和. 正反馈: 4.第二个暂稳态: C2放电: C1充电: 5.不断循环往复,便形成了自激振荡 6.振荡周期: T=T1+T2=0.7(R2*C1+R1*C2)=1.4R2*C 7.振荡频率: F=1/T=0.7/R2*C 8..波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路 下面我们来做一个实验：如图 振荡周期: T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms 此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差 数据测量图：此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。 $$$$大学 电工电子仿真实践课程设计 2014年7月4日 电工电子仿真实践课程设计任务书 课程 电工电子仿真实践课程设计 题目 用555多谐振荡器分析脉冲电路 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容： 根据仿真软件Multisim 的主要功能特点,利用其先进的仿真功能对用555定时器接成的多谐振荡器特性进行仿真研究。 基本要求： 本次课程设计要求设计一个用555定时器接成的多谐振荡器，该多谐振荡器的功能要求如下： 1、采用全部分立元件电路设计一种用555定时器接成的多谐振荡器； 2、RC 积分电路中的电容F C C n 91021==； 3、RC 积分电路中的负载电阻Ω=k R 511，Ω=k R 472； 4、高电平V VDD 5=。 主要参考资料： [1] 刘伟，李思强.Multisim8电工电子仿真实践[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2007. [2] 李庆常.数字电子技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008. [3] 阎石.数字电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006. [4] 陈滟涛，杨俊起，谢东磊等.Multisim7在《电工学》教学中的应用[J].中国现代教育装备，2008，02：86-87. [5] 张肃文.高频电子线路[M ].北京：高等教育出版社，2007. 完成期限 2014.6.30——2014.7.4 指导教师 陶国彬 刘超 专业负责人 2014年 7 月4日 目录 1 设计 (1) 2 方案选择与电路原理图的设计 (1) 2.1 振荡器的选择 (2) 2.2 基本电路的选择 (2) 2.3 电路方案的确定 (2) 3 元件选取与电路图的绘制 (3) 3.1 元件选取 (3) 3.2 电路图的绘制 (3) 4 虚拟仪器设置与仿真分析计算 (4) 4.1虚拟仪器设置 (4) 4.2虚拟仪表输出波形 (5) 4.3仿真分析计算 (5) 5 仿真分析方法实验与结果分析 (6) 6 修改电路参数的仿真计算 (6) 7 总结 (7) 参考文献 (9) 多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。 一、用555定时器构成的多谐振荡器 １．电路组成: 用555定时器构成的多谐振荡器电路如图6-１1（a)所示：图中电容Ｃ、电阻R１和Ｒ2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连;集电极开路输出端(7脚）接R1、Ｒ2相连处，用以控制电容Ｃ的充、放电;外界控制输入端（5脚)通过０.0１ｕF电容接地。 2.工作原理: 多谐振荡器的工作波形如图6-１１(ｂ)所示: 电路接通电源的瞬间,由于电容C来不及充电，Vc＝0ｖ,所以5５５定时器状态为１,输出Vｏ为高电平。同时,集电极输出端(7脚）对地断开,电源Vcc对电容C充电,电路进入暂稳态I，此 后,电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间,即输出Vo的正向脉冲宽度T１≈０.7(R1+R２)C;暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈０.7R2Ｃ。 因此，振荡周期T=T１+T２=0.7（Ｒ1+2R2)Ｃ,振荡频率f＝1／Ｔ。正向脉冲宽度T1与振荡周期T之比称矩形波的占空比D,由上述条件可得D=(Ｒ1＋R2）/（R1+２R2），若使R２>>Ｒ1,则Ｄ≈１/２，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波(方波）。 二、多谐振荡器应用举例: １．模拟声响发生器： 将两个多谐振荡器连接起来,前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端,后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样,只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡，扬声器发声;而前一个振荡器输出低电平时,导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到间歇式的"呜．....．呜＂声响。 2.电压——频率转换器: 由555定时器构成的多谐振荡器中,若定时器控制输入端(5脚)不经电容接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值,可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大,即频率越低；外加电压越小,振荡器输出脉冲周期越小，即频率越高。这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的功能。 第八章 脉冲波形的产生与整形 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。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：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。 本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。 8.1 集成555定时器 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5～16V ，最大负载电流可达200mA ；CMOS 定时器电源电压变化范围为3～18V ，最大负载电流在4mA 以下。 一． 555定时器的电路结构与工作原理 1．555定时器内部结构： （1）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器； （2）两个电压比较器C 1和C 2： v +＞v －，v o =1； v +＜v －，v o =0。 （3）基本RS 触发器； （4）放电三极管T 及缓冲器G 。 2．工作原理。 当5脚悬空时，比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 3 1 。 （1）当v I1>cc V 32，v I2>cc V 31 时，比较器 C 1输出低电平，C 2输出高电平，基本RS 触发 器被置0，放电三极管T 导通，输出端v O 为低电平。 （2）当v I1 一、用555定时器构成的多谐振荡器 1.电路组成： 用555定时器构成的多谐振荡器电路如图6-11（a）所示：图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R1、R2相连处，用以控制电容C 的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容接地。 2.工作原理： 多谐振荡器的工作波形如图6-11(b)所示： 电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端（7脚）对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。暂稳态Ⅰ的维持时间，即输出Vo的正向脉冲宽度T1≈0.7(R1+R2)C；暂稳态Ⅱ的维持时间，即输出Vo的负向脉冲宽度T2≈0.7R2C。 因此，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C，振荡频率f=1/T。正向脉冲宽度T1与振荡周期T 之比称矩形波的占空比Ｄ，由上述条件可得D=（R1+R2）/（R1+2R2），若使R2>>R1，则D≈1/2，即输出信号的正负向脉冲宽度相等的矩形波（方波）。 二、多谐振荡器应用举例： 1.模拟声响发生器： 将两个多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡,扬声器发声；而前一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止震荡,此时扬声器无音频输出。因此从扬声器中听到间歇式的"呜......呜"声响。 2.电压——频率转换器： 由555定时器构成的多谐振荡器中，若定时器控制输入端（5脚）不经电容接地，而是外加一个可变的电压源，则通过调节该电压源的值，可以改变定时器触发电位和阀值电位的大小。外加电压越大，振荡器输出脉冲周期越大，即频率越低；外加电压越小，振荡器输出脉冲周期越小，即频率越高。这样，多谐振荡器就实现了将输入电压大小转换成输出频率高低的电压—频率转换器的功能。 多谐振荡器: 摘要：分析了各种多谐振荡器的电路结构及工作原理，并利用Multisiml0．0对部分电路进行了仿真，重点介绍了单稳型多谐振荡器，讨论集成单稳态触发器74121定时元件RC对暂稳态的影响以及单稳型多谐振荡器的应用。Multisim软件是一种形象化的虚拟仪器电路仿真软件，它能比较快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能，在课堂教学中引入EDA技术，使传统教学环节与先进的仿真技术相结合，实现授课的生动性和灵活性，增强学生对基本概念的理解，激发学生的学习兴趣，培养并有效提高学生综合分析、应用及创新能力。 关键字：Multisiml0．O；多谐振荡器；555定时器；施密特触发器；环形振荡器 O 引言 在数字系统电路中经常用到多谐振荡器。多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号便能自行产生一定频率和一定宽度的矩形波，这一输出波形用于电路中的时钟信号源。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又将矩形波振荡器称为多谐振荡器。按照电路的工作原理，多谐振荡器大致分为无稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。 1 无稳态多谐振荡器 1．1 采用TTL门电路构成的对称式无稳态多谐振荡器 对称式多谐振荡器的典型电路如图1所示，它是由两个反相器Gl、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡电路。电路中G1和G2采用SN74LS04N反相器，RFl=RF2=RF，C1=C2=C，振荡周期T≈1．3RFC，输出波形的占空比约为50％。RF1、RF2的阻值对于LSTTL为470 Ω～3．9kΩ，对于标准TTL为0．5～1．9kΩ之间。 1．2 采用CMOS门电路构成的非对称式无稳态多谐振荡器 如果把对称式多谐振荡器电路进一步简化，去掉C1和R2，在反馈环路中保留电容C2，电路仍然没有稳定状态，只能在两个暂稳态之问往复振荡，电路如图2所示。 目录 摘要 (1) 第一章电路设计 (1) 1.1电路设计方案 (1) 1.1.1 原理图 (1) 1.1.2 工作原理 (6) 第二章数字时钟功能要求及元器件介绍 (7) 2.1 基本功能 (7) 2.2 元器件介绍和清单 (9) 2.2.1 555多谐振荡器 (9) 2.2.2 74LS160芯片 (9) 2.2.3 74LS248芯片 (10) 2.2.4 数码管 (11) 2.2.5 74LS00芯片 (12) 2.2.6 CD4081芯片 (13) 第三章proteus仿真 (13) 3.1 proteus整体仿真 (13) 第四章PCB板的制作 (14) 4.1PCB板的制作 (14) 4.2电路板制作的基本步棸 (14) 4.2.1 protel软件来画好原理图 (14) 4.2.2 封装并画好PCB图，布好线 (14) 4.2.3 将PCB图打印出来，并压制好电路板 (15) 4.2.4 制作电路板，腐蚀好电路导航的铜，钻孔 (16) 4.2.5 安装元器件，焊接 (16) 4.2.6 手工焊接的步骤 (16) 4.3 注意事项 (18) 第五章电路板的调试 (18) 5.1 555多谐振荡器的调试 (18) 5.2 74LS160计数器的调试 (18) 5.3 数字时钟的整体调试 (19) 第六章总结 (19) 6.1 电路的特点及改进意见 (19) 6.2 心得体会 (19) 附录A 电路原理图 (20) 附录B 元件清单 (21) 附录C 装配图 (22) 任务书 设计题目：基于555多谐振荡器数字时钟设计 设计要求： 1. 设计内容：设计一个数字时钟，可以手动设定时间和清零。 2、性能要求： 1）通电后能自动从零开始计时。 2）时间可调。 3）24进制计时 3、每人撰写一份设计报告，根据个人分工情况有所侧重，页面数目不少于15页。 每位成员应参与设计与制作的每个过程，要了解整机设计的相关知识、掌握安装与调试等相关技能。在提交电路板和设计报告时，能够回答老师所提的问题。小组分工： 根据个人擅长及相关专业技能，我们三个分工如下： 方案设计： 绘图： 安装与调试： 摘要： 本系统是基于555多谐振荡器的数字时钟。通过555多谐振荡器产生1Hz的脉冲给74LS160计数器，使74LS160计数。再把通过74LS248数据锁存器锁存，再由译码器把数据显示出来。 常用应用电路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 555时基集成电路的应用 555时基电路分TTL和CMOS两大类。图是TTL型电路的内部结构图。从图中可以看出，它是由分压器、比较器、R-S触发器、输出级和放电开关等组成的。电路中的比较器的主要功能是对输入电压和分压器形成的基准电压进行比较，把比较的结果用高电平"1"或低电平"0"两种状态在其输出端表现出来。555电路中的R-S触发器是由两个与非门交叉连接构成的。为了使R-S触发器直接置零，触发器还引出一个MR端，只要在MR端置太低电平"0"，不管触发器原来处于什么状态，也不管它输入端加的是什么信号，触发器会立即置零，即Q=0=Uo，所以MR端也称为总复位端。为了使555电路有更好的性能，触发器的输出端Q是经非门反相后送到输出端U。的。由于非门的放大作用，555电路的负载能力得到提高。555电路在使用中大多跟电容器的充放电有关，例如用555组成定时电路时，定时的长短是由RC电路的充电时间常数确定的。为了使定时器能反复使用，在完成一次定时控制后，应将电容C上的电荷放掉，为下一次定时工作做好准备"因此在555电路中特设了一个放电开关，它就是三极管VT。当555电路输出端电平U。=0时，Q=1，VT 处于导通状态;当输出端电平U。=1时，Q=O，VT处于截止状态，相当于DIS端开路。因此三极管VT起到了一个开关的作用。当U。=0时，开关闭合，为电容提供了一个接地的放电通路;当U。=1时，开关断开，DIS端开路，电容器不能放电。 TTL形555电路的内部结构电路中的UC端为外加基准电压的控制端。由于制造工艺的原因，CMOS型555时基电路的内部结构和TTL型555时基电路是不太一样的,如图所示。但它们的引脚功能及输入和输出逻辑功能是相同的，两种555电路有着完全相同的外特性。 CMOS型555电路内部结构 简化了的555内部电路 555时基电路的逻辑功能为了描述555时基电路的外特性，可以把它们的内部电路简化成为一个带放电开关的特殊R-S触发器，放电开关受刁端的控制，如图所示。它的逻辑功能见表。CMO5型555电路内部结构简化不的555内部电路555时基电路的逻辑功能从简化的内部电路结构和逻辑功能表中可以看出，555电路有以下儿个特点: ①两个输入端触发电平的羽值要求不同。在TH输入端加上大于(或Vc)的电压时，可以把触发器置于"O"状态，即u。=0。在TR 端加上小于(或)的电压时，可以把触发器置于"1"状态，即u。=1。 ②复位端而可低电平有效，平时应为高电平。 ③对于放电开关端DIS，当U。为低电平时，DIS端接地;当U。为高电平时，DIS对地 开路。 555内部电原理图 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。 无稳类电路 555多谐振荡器工作原理FROM维库 集成555定时器多谐振荡器 1．多谐振荡器 的工作原理 多谐振荡器 是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。 由555定时器 构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。 由于接通电源 瞬间，电容C来不及充电，电容器 两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管 VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc 时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。 由于放电管VT导通，电容C通过电阻 R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T 放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。 555多谐振荡器 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。 本实验根据555定时器的功能强以及其适用范围广的特点，设计实验研究它的内部特性和简单应用。 一、原理 1、555定时器内部结构 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其内部结构如图（A ） 及管脚排列如图（B ）所示。 它由分压器、比较器、基本R--S 触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5K 的等值电阻串联而成。分压器为比较器1A 、2A 提供参考电压，比较器1 A 的参考电压为2 3 cc V ，加在同相输入端，比较器2A 的参考电压为13cc V ，加在反相 输入端。比较器由两个结构相同的集成运放1A 、2A 组成。高电平触发信号加在1A 的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S 触发器 _ D R 端的输入信号；低电平触发信号加在2A 的同相输入端，与反相输入端的参考 电压比较后，其结果作为基本R —S 触发器_ D S 端的输入信号。基本R--S 触发器的输出状态受比较器1A 、2A 的输出端控制。 2、 多谐振荡器工作原理 由555定时器组成的多谐振荡器如图(C)所示，其中R 1、R 2和电容C 为外接元件。其工作波如图(D)所示。 设电容的初始电压c U ＝０，t ＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所 以高、低触发端TH V ＝TL V ＝０<1 3 ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低 电平，即_1D R =，_ 0D S =（1表示高电位，0表示低电位），R S -触发器置１，定时器输出01u =此时_ 0Q =，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经1R ，2R 向 电容Ｃ充电，c u 逐渐升高。当c u 上升到1 3 cc V 时，2A 输出由０翻转为１，这时 __ 1D D R S ==，R S -触发顺保持状态不变。所以0 1．多谐振荡器的工作原理 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。 由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。 由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，uc下降，当uc下降到（1/3）Vcc时，输出uo。为高电平，放电管VT截止，Vcc再次对电容c充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc 之间变化。图1（b）所示为工作波形。 图1 555定时器构成的多谐振荡器电路及工作波形 2．叮咚门铃 如图2所示是一种能发出“叮、咚”声门铃的电路原理图。它的音质优美逼真，装调简单容易、成本较低，图中的IC便是集成555定时器，它构成多谐振荡器。按下按钮SB（装在门上），振荡器振荡，扬声器发出“口丁”的声音。与此同时，电源通过二极管VD1给c1充电。放开按钮时，c1便通过电阻R1放电，维持振荡。但由于SB的断开，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，振荡频率变小，扬声器发出“咚”的声音。直到C1上的电压放到不能维持555振荡为止，即4脚变为低电平，3脚输出为零。“咚”声余音的长短可通过改变C1的数值来改变。 3．旋光彩灯控制电路 旋光彩灯控制电路如图3所示，电路中的IC1 555组成多谐振荡器，它可以产生可调的 图2 叮咚门铃的电路原理图 时钟脉冲信号，改变可调电位器RP可改变时钟脉冲信号的频率。IC2是由CD4017组成的计数器，CD40l7是十进制计数器，可作为十分频使用，并具有译码输出功能。CD4017的引脚图如图4所示，其功能表见表1。 图3 旋光彩灯控制电路 555构成多谐振荡器的报警电路设计 一、设计目的 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此集成555定时被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。 本实验根据555定时器的功能强以及其适用范围广的特点，设计实验研究它的内部特性和简单应用。 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3 图8-1 555定时器内部方框图 通过对本次设计能够更好地掌握555的作用及应用。同时掌握报警电路的原理及设计方法。 二、设计要求 ①画出电路原理图（或仿真电路图）； ②元器件及参数选择； ③电路仿真与调试； ④PCB文件生成与打印输出。 （3）制作要求自行装配和仿真，并能发现问题和解决问题。（4）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、设计原理 多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳 仿真实验课程名称：数字电子技术实验仿真 仿真实验项目名称：基于555定时器的多谐振荡器的设计 仿真类型（填■）：（基础□、综合□、设计■） 院系：物理与机电工程学院专业班级：13电子（2）班 姓名：学号： 指导老师：刘堃完成时间：成绩： 一、实验目的 1、熟悉555集成时基电路的电路结构、工作原理及其特点；掌握555集成时基电路的基本应用。 2、掌握Multisim10软件在数字电子技术实验中的应用。 二、实验设备 Multisim10软件。 三、实验原理 （1）555定时器 集成芯片555是一种能够产生时间延迟和多种脉冲信号的控制电路，是数字、模拟混合型的中规模集成电路。芯片引脚排列如图1所示，内部电路如图2所示。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，广泛应用于信号的产生、变换、控制与检测。它的内部电压标准使用了三个5 k Ω的电阻，故取名555电路。电路类型有双极型和CMOS 型两大类，两者的工作原理和结构相似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS 产品型号最后四位数码都是7555或7556，两者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器，556和7556是双定时器。双极型的555电路电源电压为+5 V ~ +15 V ，输出的最大电流可达200 mA ；CMOS 型的电源电压是+3 V~+18 V 。 555内部电路有两个电压比较器、基本RS 触发器和放电开关管T 。比较器的参考电压由三只5 k Ω的电阻分压提供，比较器A 1同相端参考电平为CC V 3 2、比较器A 2的反相端参考电平为CC V 31。A 1和A 2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号超出CC V 3 2时，比较器A 1翻转，触发器复位，555的输出端○ 3脚输出低电平，开关管导通，电路充电。当输入信号低于CC V 3 1时，比较器A 2翻转，触发器置位，开关管截止，电路放电，555的○3脚输出高电平。 D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。应用时通常开路或接V CC 。 ○5脚是控制电压端，平时输出CC V 3 2作为比较器A 1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μF 的电容器至地，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，经过脚○ 7至电容器，提供低阻放电电路。 （2）555定时器构成多谐振荡器 如图3，由555定时器和外接元件R 1、R 2、C 构成多谐振荡器，脚○ 2与脚○6直接相连。 图1 555芯片引脚排列图 图2 555定时器内部电路 基于555多谐振荡器的探究及应用 摘要：本文通过对 555 多谐振荡器的频段测量、设计、测量、测量分析等过程研究, 说明 555 多谐振荡器是一个产生稳定、低频段的方波电路。555定时器是一种中规模集成电路它使用灵活方便被广泛应用于脉冲的产生整形定时和延迟等。电路中介绍了555定时器及其逻辑功能以及由其构成的多谐振荡器的工作原理。通过举例论述了555多谐振荡器在流水灯电路中的应用，说明在实际生产中只要将其各个功能加以综合应用便可得到许多实用电路。 关键词：555定时器频段测量设计多谐振荡器流水灯电路 1 引言 电子技术自上个世纪七十年代以来, 一直是促进科技发展、社会文明的主要技术, 既是近代科学技术的支柱, 又是高新技术的基础. 在高等学府的实验教学中, 数字电子技术是一门重要的基础学科. 通过实验验证数字电子技术的基本理论, 培养良好职业素质和动手操作的能力, 且探究式的系列实验, 能够激发人的学习兴趣, 促进创造性的思维发展, 在有限的时间里, 进行既有实用性又有前途的数字电子技术的基础实验, 是一个值得探索的课题. 2 555芯片简介 555是一个八脚集成芯片，主要由分压器,两个高精度电压比较器，一个基本R S触发器，一个放电管和输出驱动反相器组成。其电路组成见图1-1符号，见图1-2，功能表见表1。 图1-1 555电路结构 图1-2 逻辑符号 2.1 对555时基集成电路的测量及分析 数字电路中同步时钟信号 C p 是一种矩形脉冲信号, 其作用是控制并协调系统各个部件的运作. 多谐振荡器可以产生这种 C p 信号, 故又被称为方波发生器. 图2-1 是由 5 55 时基集成电路构成的多谐振荡器及其波形图. 555 电路是一个数模混合电路, 可在单稳态或多谐振荡方式下工作, 应用范围十分广泛. 观察多谐振荡器波形、测量频率及外电阻 Ra和Rb的线路图, 其中可变电阻 R等于R’a加上 R’b , Ra与R’a 之和相当于图 1 中的 RA , 类似地, RB 相当于Rb 与R’b 之和. 通过调节可变电阻 R ( 100K) , 波形的峰值为 5 V, 频率 f 在 40。26 ~ 52。19 Hz 之间连续变化的方波. 具体测量记录如表 1 所示. 图2-1 基于 55 5 的多谐振荡器基于555定时器构成的多谐振荡器的应用
双三极管多谐振荡器电路工作原理
电工电子仿真实践——用555多谐振荡器分析脉冲电路
555定时器构成的多谐振荡器
多谐振荡器
555定时器构成的多谐振荡器
多谐振荡器介绍
基于555多谐振荡器数字时钟设计
常用应用电路完整版
555 振荡器 工作原理
555多谐振荡器
555组成的多谐振荡器
用555构成的多谐振荡器
555仿真实验报告-多谐振荡器
555多谐振荡器的研究与应用 2