基于PSPICE的555定时器电路仿真分析l
PSpice仿真555多谐振荡器课程设计报告
《PSpice电路设计与分析》课程设计报告题目：555定时器的应用：学号：班级：2015年 6 月 27 日目录1．设计任务及要求 (1)2．理论分析 (1)3．电路参数设计 (3)4．仿真结果及所得曲线 (4)5．曲线分析及总结 (7)6．心得体会 (8)参考文献 (8)1．设计任务及要求利用555定时器实现多谐振荡器要求：输出1，10，100，1k，10kHz的等宽方波信号；输出100Hz方波信号，占空比分别为10，30，50，70，90%。
2．理论分析2.1 555定时器构成的多谐振荡器电路图图2.1 多谐振荡器电路原理图2.2 555定时器构成的多谐振荡器理论分析电源电压Vcc=10V，可知定时器阀值输人端阀值电压为2/3Vcc,触发输人端阂值电压为1/3Vcc(1) 设电容初始状态为Vc1=0V(对应图2.2①位置)，则在接通电源瞬时即t=0s时刻，定时器TH=O,TR_.=O，触发输人端有有效信号，定时器输出Vo为高电平(对应图2.2②位置).(2) 输出为高电平，放电三极管截止，则7端断开，2端触发输人端、6端阀值输人端对应集成运放输人端，几乎不取电流，也相当于断开，则电源V,会通过R1,R1对电容C,充电，电容C，两端电压Vc:上升(对应图2.2③位置).只要Vc1<2/3Vcc则始终有TH =0，输出为高电平.(3)当电容电压上升到Vc1=2/3Vcc时(对应图2.2④位置),TH =1,TR_=1，定时器输出为低电平(对应图2.2⑤位置).(4) 输出变为低电平，定时器放电三极管To饱和导通,尺3上端电位几乎为零，电容C,通过R,、定时器部放电三极管放电，电容两端电压下降(对应图2.2⑥位置).此时，TH =0,TR_=1，输出低电平不变.(5) 当电容电压下降到Vc1=1/3Vcc时(对应图2.2⑦位置),TH =O,TR_=0，定时器输出为高电平(对应图2.2⑧位置).(6) 输出为高电平，放电三极管截止，则7端断开，2端触发输人端、6端阂值输人端对应集成运放输人端，几乎不取电流，也相当于断开，则电源V1会通过R1,R1对电容C1充电，电容C1两端电压Vc在1/3Vcc的基础上上升(对应图2.2⑨位置).之后，电路的工作过程重复波形(3)到（9）多谐振荡器周期公式 T=0.7R1*C1+0.7R2*C1占空比q=R1/(R1+R2)3．电路参数设计输出1，10，100，1k，10kHz的等宽方波信号；4．仿真结果及所得曲线4.1 输出1，10，100，1k，10kHz的等宽方波信号V(U1:OUTPUT)Time图4.1输出1Hz等宽方波信号10V8V6V4V2V85.00ms85.05ms85.10ms85.15ms85.20ms85.25ms85.30ms85.35ms85.40ms85.45ms85.50msV(U1:OUTPUT)Time图4.2输出10Hz等宽方波信号8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.3输出100Hz等宽方波信号10V8V6V4V2V0V-2V0s1ms2ms3ms4ms5ms6ms7ms8ms9ms10ms V(U2:OUTPUT)Time图4.4输出1KHz等宽方波信号10V8V6V4V2V0V-2V0s0.1ms0.2ms0.3ms0.4ms0.5ms0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms 1.0ms V(U2:OUTPUT)Time图4.5输出10KHz等宽方波信号4.2输出100Hz方波信号，占空比分别为10，30，50，70，90%8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.6输出占空比为10%波信号8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.7输出占空比为30%波信号8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.8输出占空比为50%波信号8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.9输出占空比为70%波信号8.0V6.0V4.0V2.0V0V-2.0V0s10ms20ms30ms40ms50ms60ms70ms80ms90ms100ms V(U2:OUTPUT)Time图4.10输出占空比为90%波信号5．曲线分析及总结多谐振荡器周期公式 T=0.7R1*C1+0.7R2*C1占空比q=R1/(R1+R2)利用电容C1的充放电，得到不同的电平，555里面的两个比较在不同电平间翻转，进而给RS触发器提供输入，从而输出谐振方波来。
基于PSPICE的555定时器电路仿真分析
摘要：555定时器作为应用广泛的一种数字一模拟混合集成电路，其原理分析比较复杂。
作者在文中应用PSPICE对555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特性进行了仿真分析和研究，针对PSPICE 中555定时器构成的多谐振荡器不起振的问题提出了模拟振荡电路的有效起振方法，对电子电路的分析与设计具有一定的参考意义。
0 引言555定时器是一种应用非常广泛的中规模数字一模拟混合集成电路，利用它能很方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等功能电路由于其使用灵活、方便，因而被广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域。
PSPICE作为著名的电路设计与仿真软件之一，具有仿真速度快、精度高等优点，并且集成了几乎所有电子电路设计和分析所需的器件、信号源、电源、万用表和示波器。
PSPICE用于电路仿真时，以源程序或图形方式输入，能自动进行电路检查、生成图表、模拟和计算电路。
它不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的时间响应、频率响应、噪声和其它性能的分析优化，以达到电路最优的性能指标设计，还可以分析数字电子线路和模数混合电路。
1 施密特触发器的工作特性仿真分析在PSPICE的Schematics绘图编辑器中，555定时器的图形符号及管脚图如图1所示，其中管脚1是公共端，管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6为阈值端，管脚7是内部三极管的放电端，管脚8是电源端。
利用PSPICE的Schematics绘图编辑器绘制的555定时器构成的施密特触发器电路如图2所示。
输入信号V1为三角波，用分段线性源VPWL来实现，其幅值在0V与5V之间线性变化，管脚8接直流电压源Vcc=5V。
利用PSPIC E的瞬态分析功能进行仿真，瞬态分析(Time Domain Transient)是指在给定输入激励信号的作用下，计算电路输出端的瞬态响应，其实质就是计算时域响应。
555单稳态触发器设计与仿真
555单稳态触发器设计与仿真一、实验目的1、掌握PSpice软件对电子电路的绘制2、熟练运用PSpice软件对电子电路的仿真分析3、理解555定时器的结构与功能，单稳态触发器电路的工作原理二、实验内容1、分析555定时器的结构与功能及单稳态触发器电路的工作原理2、对555定时器组成的单稳态电路进行瞬态仿真分析三、实验原理及仿真分析1、555定时器的结构与功能555定时器是一种将模拟功能与数字(逻辑)功能紧密结合在一起的中小规模单片集成电路。
一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556；555定时器的电源电压范围宽，可在5～16V工作，最大负载电流可达200mA；555定时器成本低，性能可靠，功能多样，应用广泛，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。
1.1、组成结构（1）、555定时器的图形符号及管脚图如图1所示：图1 555定时器的图形符号及管脚图555定时器为双列直插式8引脚封装。
其中：管脚1是公共端接地；管脚2为低电平触发输入端，低电平触发，当2端的输入电压低于1/3V cc时，C2输出低电平0，使RS触发器Q=1，定时器输出高电平U0 =1；管脚3为信号输出端；管脚4为复位清零端；管脚5是控制电压输入端，在5端加控制电压时，可改变C1、C2的参考电压，该端不用时一般通过电容接地，以旁路高频干扰；管脚6为高电平触发输入端，高电平触发；管脚7是内部三极管的放电端；管脚8是电源端。
（2）、555定时器的内部电路方框图如图2所示。
图2 555定时器内部结构电路图该集成电路由五部分组成：有三个阻值为5K的电阻组成的电阻分压器、两个电压比较器C1和C2、有两个与非门组成的基本RS触发器、输出缓冲器G3和集电极开路的放电三极管。
基于PROTEL的555定时器仿真分析
基于ＰＲＯＴＥＬ的555定时器仿真分析应用仿真软件对具体电路进行性能分析已成为现代工程设计中一种行之有效的手段，通过计算机完成电路的性能分析、功能设计、时序测试以及印刷线路板的设计和布线，在计算机中调用元器件和仪器搭接电路，电路的各种参数容易调整，电路分析的过程十分清晰、直观。
标签：555定时器；仿真软件；电路分析Protel是Altium公司推出的EDA软件，Protel是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等。
1 555集成定时器简介555集成定时器是一种多用途的模拟电路和数字电路相结合的集成电路，利用它可以很方便地实现多种脉冲电路。
集成定时器分为双极型和单极型两类，产品型号繁多，但所有定时器的产品型号后三位数码均为555，且同型号器件的功能和外部引脚的排列完全相同，所以将它们统称为555定时器。
555定时电路是由三个5千欧电阻组成分压器、两个高精度电压比较器、一个基本R-S触发器、一个作为放电通路的三极管及输出驱动电路组成。
它的逻辑电路图和电路符号如下图所示：2 应用仿真软件进行仿真的基本方法(1)555构成的单稳态触发器仿真。
555构成的单稳态触发器仿真电路如下图，输入引脚只在初始阶段输入一个负脉冲。
R、C为外接定时元件。
静态时uI为高电平，VCC通过R对C充电，uC上升，当uC≥2VCC/3时，复位控制端TH>2VCC/3，而uI高电平使置位控制端TR>VCC/3，定时器复位，Q=0，Q=1，放电管饱和导通，C经过放电，uC下降，由于uI高电平使TR>VCC/3，因此即使uC≥2VCC/3，定時器也仍然保持复位，Q=0，=1，放电管始终饱和导通，C逐渐将电放完，uC≈0，电路处于稳态。
Multisim555定时器报警电路仿真
555定时器报警电路
本电路采用两片555定时器并配以适当外围元件组成如上图所示电路，电路中左右两片555电路分别构成两个振荡频率不同的多谐振荡器，因为左边振荡器的充放电时间常数远大于右边振荡器的充放电时间常数，因此左振荡器的振荡周期远大于右振荡器，将左振荡器的输出接到右振荡器的控制电压输入端，利用左振荡器的高、低电平控制右振荡器产生两个不同频率的振荡，从而可推动扬声器产生报警音响效果。
报警电路中左、右两个振荡器输出电压波形如图所示，0为低频振荡，1为高频、变频振荡。
555定时器的应用实验报告总结
555定时器的应用实验报告总结
555定时器的应用实验报告总结
本次实验中，我们使用555定时器，研究它的重要性与应用。
本次实验，我们分别搭建了一只可以控制继电器进行开关控制的定时器，以及一只控制单色LED灯的定时器，并从中体会到了555定时器的重要性与应用。
首先，我们搭建了可以控制继电器进行开关控制的定时器，利用它可以实现有定时自动控制的需求。
当我们搭建并调试好定时器后，可以实现继电器每隔一定的时间，就会进行一次开关控制，这样就可以实现一些延时自动控制的功能，极大的方便我们的使用。
其次，我们搭建了一个控制单色LED灯的定时器，实现了定时开关LED灯的功能。
这是一个极其简单的实验，但是展现出了定时器的重要性，以及它拥有的相关应用。
定时器不仅可以控制继电器，也可以控制LED灯，实现定时开关的功能，让被它控制的电器自动完成开关的控制。
通过本次实验，我们可以清楚的看到555定时器的重要性与应用。
它不仅能够控制继电器的开关，还可以控制LED灯的定时开关，极大的方便了我们对电器的控制。
555定时器仿真实验报告
555定时器仿真实验报告
实验目的：
1. 了解555定时器的工作原理；
2. 掌握555定时器的基本应用；
3. 掌握使用仿真软件进行实验的方法。
实验器材：
1. 电脑；
2. 仿真软件（如Proteus）；
3. 555定时器集成电路。
实验步骤：
1. 打开仿真软件，并创建新的电路图；
2. 在电路图中添加一个555定时器；
3. 为555定时器的引脚添加合适的元件，如电阻、电容等；
4. 设置555定时器的工作模式，如单稳态模式或多谐振荡模式；
5. 设置元件的参数，如电阻和电容的数值；
6. 运行仿真，观察555定时器的输出信号。
实验结果：
根据实验中设置的参数和工作模式，555定时器应该能够正确输出相应的信号。
通过仿真软件可以实时观察到555定时器的输出波形，并可以调整参数进行实时仿真。
实验分析：
通过实验可以发现，555定时器具有较高的稳定性和精确性，能够根据设置的参数生成稳定的时间延迟或者频率信号。
在实际应用中，555定时器常用于计时、频率分频、脉冲调制等电路中。
实验总结：
通过本次实验，我们了解了555定时器的基本工作原理和应用，在仿真软件的帮助下，我们能够更加直观地观察和分析555定时器的输出波形，加深了对555定时器的理解。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的参数和工作模式，以达到预期的效果。
基于PSPICE的555定时器电路仿真分析
基于Pspice的555定时器电路仿真分析 (I)摘要 (I)IMPROVED CHAOS OPTIMIZATION ALGORTHM AND ITS APPLICATION (I)Abstract (I)第一章绪论........................................................................................................................ I I1.1 概述........................................................................................................................ I I1.2 PSPICE简介 .......................................................................................................... I I 第二章Pspice程序设计. (IV)2.1 Pspice的特点 (IV)2.2 OrCAD/Pspice 9电路设计分析 (V)第三章555定时器的等效电路 (VI)3.1 555定时器原理电路 (VI)3.1.1 555定时器构成的多谐振荡器及仿真分析 (VIII)3.1.2 555定时器构成的单稳态触发器及仿真分析 (XI)第四章结论..................................................................................................................... X V 参考文献.. (XVI)插图索引图1 555定时器内部结构框 (VIII)图2 555定时器等效电路 (VIII)图3 多谐振荡器电路原理图 (IX)图7 多谐振荡器仿真输出波形 (IX)图5 单稳态触发器原理图 (XI)图8 单稳态触发器仿真输出波形 (XII)基于PSPICE的555定时器电路仿真分析摘要555定时器是一种应用十分广泛的中规模集成电路。
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Schematics绘制的由555定时器构成的多谐振荡器电路如图7所示。启动PSPICE瞬态分析功能。观察电容C1的 端电压和555的输出端Vout的电压，得到如图8所示的波形，我们发现，图8中555的输出电压Vout始终保持高 电平，并没有产生预期的振荡。
3.2 有效起振方法 通过多次实验，找出了模拟实际振荡电路的一种有效起振方法，即可在电容c1 两端加一个微小的电压初始
值 具体步骤为：进行瞬态分析时，在simulstion settings中激活Skip the initial transient biaspoint calculation选 项，从而忽略初始瞬态偏置点的计算，直接使用各元件的起始条件来作瞬态分析。利用电容上的初始电压来模 拟起振源，从而激发振荡电路产生持续的振荡。
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构成的多谐振荡器不起振的问题提出了模拟振荡电路的有效
·仿真软件Multisim与PSpice在电路设计中的功能比较
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3.1 PSPICE中555多谐振荡器不能起振的原因分析 分析可知，PSPICE中555多谐振荡器不能起振的原因在于起振源，实际振荡电路之所以能自行起振是由于起
振源的存在。实际振荡电路的起振源主要由两方面因素构成：一是由振荡电路晶体管内部的噪声和电路噪声 (电阻热噪声等)引起；二是由电路接通电源瞬间的冲击电流引起。但是直接利用PSPICE对图7电路进行模拟仿 真时，PSPICE会将电路中的555定时器、电阻、电容、电源等元件和电路的接通过程都理想化，所以不能产生 任何噪声。没有起振源，自然就不能产生振荡。
2009-6-25
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·基于PSPICE和EWB的微弱电流/电压转换电路仿真
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基于PSPICE的555定时器电路仿真分析
时间:2007-08-13 来源: 作者:郭文强 侯勇严 点击：3317 字体大小:【大 中 小】
摘要：555定时器作为应用广泛的一种数字一模拟混合集成
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电路，其原理分析比较复杂。作者在文中应用PSPICE对555 ISO9001,T:021-64100648,64535160
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555构成的多谐振荡器在理论上满足起振条件，应该输出振荡周期约为[R1+2×R2]×C1×ln2，占空比约为 [(R1+R2)/(R1+2×R2)]的矩形波，但在应用PSPICE进行仿真分析时却不能振荡。
集成电路，利用它能很方便地构成施密特触发器、单稳态触
发器和多谐振荡器等功能电路 由于其使用灵活、方便，因而
被广泛应用于信号的产生与变换、控制与检测、家用电器以及电子玩具等领域 。
PSPICE作为著名的电路设计与仿真软件之一，具有仿真速度快、精度高等优点，并且集成了几乎所有电子
4 结束语 本文利用PSPICE对由555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特性进行了仿真分
析和研究。针对多谐振荡器不起振的问题，找出了模拟振荡电路的有效起振方法。利用PSPICE求解电路只需 画出电路仿真图形，就能获取和处理实验数据，形成直观的波形图 ，非常方便快捷，其电路仿真无论在分析 精度、实验效果等方面都有很好的性能。
由图6可见，电容c1存在自动充放电过程。当电容c1从0 V充电到约3.33 V之前。555定时器的输出始终保持 高电平，而一旦电容充电到3.33 V，555的输出立即转换为低电平，随后电容c1开始从3.33 V迅速放电到0 V， 此后又开始新的充放电过程。在555的输出端Vout可以获得周期性的矩形脉冲，而脉冲的宽度约为1.75 ms， 与理论计算值1.1×R1×C1相符。并且输出脉冲的宽度与输入信号VPULSE的脉宽和幅度无关。
·从实例中学习OrCAD-PSpice 10.3-AA(第3章 PSpice-AA模型参 ·从实例中学习OrCAD-PSpice 10.3-AA(第二章 OrCAD 10.3的结
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构)
·基于PSpice的阶梯波发生器分析与设计
·从实例中学习OrCAD-PSpice 10.3-AA(第4章灵敏度分析工具)
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2 单稳态触发器的工作特性仿真分析 单稳态触发器广泛应用于脉冲整形、延时以及定时等。利用Schematics绘制的由555定时器构成的单稳态触
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期性的矩形脉冲波，构成多谐振荡器。矩形脉冲的周期约为0.62 ms，占空比约为56%，且其值只与电阻、电 容值有关，与理论计算结果相符。仿真结果表明，电容上的初始电压，只是激发了振荡电路的振荡，并不会改 变电路起振后的输出波形，也不会影响对振荡电路起振特性的研究。因此，本文提出的PSPICE中555多谐振荡 器的起振方法是一种快速、有效的起振方法。
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电路设计和分析所需的器件、信号源、电源、万用表和示波器。PSPICE用于电路仿真时，以源程序或图形方
式输入，能自动进行电路检查、生成图表、模拟和计算电路。它不仅可以对模拟电子线路进行不同输入状态的
时间响应、频率响应、噪声和其它性能的分析优化，以达到电路最优的性能指标设计，还可以分析数字电子线
路和模数混合电路。
1 施密特触发器的工作特性仿真分析 在PSPICE的Schematics绘图编辑器中，555定时器的图形符号及管脚图如图1所示，其中管脚1是公共端，
管脚2为触发端，管脚3为输出端，管脚4为复位端，管脚5是控制电压输入端，管脚6为阈值端，管脚7是内部 三极管的放电端，管脚8是电源端。
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发器电路如图5所示，输入信号Vi为脉冲电压源(VPULSE)，设置其参数为：V1=5 V，V2=0V，PER(周期)=1 ms，PW(脉宽)=0.3 ms。对单稳态触发器而言，PULSE只是用来作为外触发脉冲，其幅度和脉宽不会影响输出 信号。进行瞬态分析后，得到如图6所示的输出电压波形图，其中类似于锯齿波的是电容C1两端的电压，而方 波则是555的输出端Vout的电压波形。
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· 用 prote · Proteus · Modelsim · VHDL · ModelSim
利用PSPICE的Schematics绘图编辑器绘制的555定时器构成的施密特触发器电路如图2所示。输入信号V1为 三角波，用分段线性源VPWL来实现，其幅值在0V与5V之间线性变化，管脚8接直流电压源Vcc=5V。利用 PSPICE的瞬态分析功能进行仿真，瞬态分析(Time Domain Transient)是指在给定输入激励信号的作用下，计 算电路输出端的瞬态响应，其实质就是计算时域响应。设置瞬态分析参数为从零时刻开始记录数据，到4s结 束，最大步长为5ms，得到555的输出端Vout 的电压波形与输入电压波形如图3所示。由图3可见，该电路能将 输入三角波转换成方波输出，且当输入三角波电压升高，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为3.33 V， 而当输入三角波电压降低，输出电平发生转换时所对应的门限电压约为1.67 V，即上门限电压与下门限电压不 同，输入与输出问具有迟滞特性。将输入信号换成正弦信号后，得到输入输出电压的波形(如图4所示)，依然 表现出迟滞特性，且上门限电压与下门限电压仍分别为3.33 V和1.67 V，而这正是施密特触发器电路的工作特 性。仿真结果与理论计算结果的上门限电压2Vcc/3、下门限电压Vcc/3相符。显然，利用555定时器构成的施密 特触发器电路具有结构简单、使用方便的优点。