用555定时器构成占空比可调多谐振荡器
用555定时器构成占空比可调多谐振荡器ppt课件
TD止，电路又重新开始充、放电过
程。如此不断重复形成振荡，在VO
端得到连续方波。
3
3、暂态宽度TW1、TW2
VC
VCC
第一个周期由于电路没有进入稳 2 / 3VCC
定状态，因此不计算暂态时间。 1/ 3VCC
0
VC(0+)=1/3VCC
VO
TW 2
★ VC充电三要素：VC(∞)=VCC
TW 1
τ= (R1+R2) C
VO1 VO2
通过这个例子可以作出 警笛、救护等声音效果。
7
P307
8
R2
3
D1 6
VO
D2
2
15
通过改变RW,而不改变R1+R2相加之和
C
0.01μF
电路振荡周期T=0.7(R1+R2)C
5
输出方波占空比 q TW1 0.7R1C R1
T
0.7(R1 R2 )C R1 R2
★
如果取R1=R2,VO输出为对称方波。q 多谐振荡器应用举例
R1 R1 R2
50%
2
2、工作原理
假设：刚一通电VC=0
VTH VTR 0 都小为1
TD止
电容C充电
随着VC VTR、VTH
当：VC电压充至2/3VCC以前
VCC
4
8
R1 R2
VCO
5
6
5K VR1 +- C1 R
0VTH
V2
C VTR
5K VR2 +- C2 S
C 7 5K
G1 Q
& &Q
G2
V
' O
用555定时器构成占空比可调多谐振荡器
★ 电路输出周期：
T = tw1+ tw2 = 0.7(R1+2R2)C
0 VCC 3
通过改变R和C可以得到 0.1Hz~300KHz的振荡频率。
用555定时器组成的多谐振荡器暂态宽度tw1≠ tw2， 而且占空比是固定不变的。 TW 1 R1 R2 q 占空比：脉冲宽度与周期之比 R1 2 R2 T 改变R1或改变R2都会引起周期T的改变。 在实际应用中常常需要频率固定而占空比可调。 占空比可调多谐振荡器电路 Vcc R1 电路特点： 4 8 Rw 7 电容C的充、放电通路分别用二极管D1 555 R2 3 VO 和D2隔离。RW为可调电位器。 D1 6 ★ 充电时，只和R1有关，tW 1 0.7 R1C D2 2 ★ 放电时，只和R2有关，tW 2 0.7 R2C 1 5 0.01μF C 通过改变RW,而不改变R1+R2相加之和 电路振荡周期T=0.7(R1+R2)C
★
用555定时器构成多谐振荡器
多谐振荡器是一种无稳态电路，接通电源后，不需外加 触发脉冲，电路就能自动产生周期性矩形脉冲或方波。 用途：主要用于产生各种方波或时间脉冲。 1、电路结构： /R:(4)正常工作接高电平 V 'O 控制电压输入端VCO(5)通过103电 容接地，起滤波作用。 VTH VTR（2）、VTH（6）通过定时电容C V TR 接地，同时通过R2与三极管集电极接 在一起。
如果R21~R28阻值 选配得当，喇叭便可以 发出八个不同音阶。
C
4
8
VCC
7
555
3
6 2
1
5
μF 0.01
2、模拟声响电路 用两个多谐振荡器 组成模拟声响电路。 适当选择定时元件， 使： f A 1H Z
用555定时器构成占空比可调多谐振荡器
因 此 使 扬 声 器 发 出 1KHZ 的 间歇声响信号。
VO1 VO2
通过这个例子可以作 出警笛、救护等声音效果。
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而且占空比是固定不变的。 占空比：脉冲宽度与周期之比
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
q TW 1 R1 R2
改变R1或改变R2都会引起周期T的改变。 T
R1 2R2
在实际应用中常常需要频率固定而占空比可调。
占空比可调多谐振荡器电路
电路特点：
R1
电容C的充、放电通路分别用二极管D1和
D2隔离。RW为可调电位器。
R2
★ 充电时，只和R1有关， tW10.7R1C
随V C 着 V T、 RV TH 当：VC电压充至2/3VCC以前
VCC
4
8
R1 R2
VCO
5
6
5K VR1 +- C1 R
0VTH
V2
C VTR
C
7
5K
VR2 +- C2 S 5K
G1 Q
& &Q
G2
V
' O
TD
R
当：VVVCTT电RH><12压//33充VVCC至CC ≥一2/小3V一CC大是保持21。//33VVVCCCCC
爆光时间为1.1RC,爆光时间到自动恢复为初始状态。
要改变爆光时间，只要改变R、C值即可。
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★ 用555定时器构成多谐振荡器
多谐振荡器是一种无稳态电路，接通电源后，不需 外加触发脉冲，电路就能自动产生周期性矩形脉冲或方波。
用途：主要用于产生各种方波或时间脉冲。
555定时器构成的多谐振荡器
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。
【实验】555定时器构成的多谐振荡器
555定时器构成的多谐振荡器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5的等值电阻串联而成。
分压器为比较器、提供参考电压，比较器的参考电压为23ccV，加在同相输入端，比较器的参考电压为ccV，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放、组成。
高电平触发信号加在的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器端的输入信号；低电平触发信号加在的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R—S触发器端的输入信号。
基本R--S触发器的输出状态受比较器、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R1、R2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<ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即，（1表示高电位，0表示低电位），触发器置１，定时器输出此时，定时器内部放电三极管截止，电源cc V 经，2R 向电容Ｃ充电，逐渐升高。
当上升到13cc V 时，输出由０翻转为１，这时，触发顺保持状态不变。
所以0<t<期间，定时器输出为高电平１。
时刻，上升到23cc V ，比较器的输出由１变为０，这时，，触发器复０，定时器输出。
西工大数电实验报告——555定时器及其应用
555定时器及其应用班级：03051001班学号：姓名：同组成员：一、实验目的1.熟悉555集成定时器的组成及工作原理；2.掌握555集成定时器的逻辑功能和典型应用。
二、试验设备数字电路试验箱、数字双踪示波器、函数信号发生器、NE555、电阻和电容三、试验原理555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等，应用十分广泛。
由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。
器电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。
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7556，二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。
双极型的电源电压为VCC=+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3V~+18V。
555定时器的原理图如图（1）所示，引线排列如图（2）所示，其功能表如表（1）所示。
555定时器的内部含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K 的电阻器构成的分压器提供。
它们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为2/3VCC和1/3VCC。
A1与A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平2/3VCC时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器复位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。
图（1）图（2）表（1）D R 是复位端（4脚），当D R =0，555输出低电平。
正常工作时D R 接为高电平。
VCO 是控制电压端（5脚），平时输出2/3VCC 作为比较器A1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压，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0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平稳定。
555定时器的典型应用电路
555定时器的典型应用电路欧阳学文单稳态触发器555定时器构成单稳态触发器如图2221所示，该电路的触发信号在2脚输入，R和C是外接定时电路。
单稳态电路的工作波形如图2222所示。
在未加入触发信号时，因ui=H，所以uo=L。
当加入触发信号时，ui=L，所以uo=H，7脚内部的放电管关断，电源经电阻R向电容C充电，uC按指数规律上升。
当uC上升到2V CC/3时，相当输入是高电平，555定时器的输出uo=L。
同时7脚内部的放电管饱和导通是时，电阻很小，电容C经放电管迅速放电。
从加入触发信号开始，到电容上的电压充到2V CC/3为止，单稳态触发器完成了一个工作周期。
输出脉冲高电平的宽度称为暂稳态时间，用tW表示。
图2221 单稳态触发器电路图图2222 单稳态触发器的波形图暂稳态时间的求取：暂稳态时间的求取可以通过过渡过程公式，根据图2222可以用电容器C上的电压曲线确定三要素，初始值为uc(0)=0V，无穷大值uc(∞)=VCC，τ=RC，设暂稳态的时间为tw，当t= tw时，uc(tw)=2 VCC/3时。
代入过渡过程公式[1p205]几点需要注意的问题：这里有三点需要注意，一是触发输入信号的逻辑电平，在无触发时是高电平，必须大于2 VCC/3，低电平必须小于 VCC/3，否则触发无效。
二是触发信号的低电平宽度要窄，其低电平的宽度应小于单稳暂稳的时间。
否则当暂稳时间结束时，触发信号依然存在，输出与输入反相。
此时单稳态触发器成为一个反相器。
R的取值不能太小，若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会损坏放电管。
图2223是555定时器单稳态触发器的示波器波形图，从图中可以看出触发脉冲的低电平和高电平的位置，波形图右侧的一个小箭头为0电位。
图2223 555定时器单稳态触发器的示波器波形图 [动画45]多谐振荡器555定时器构成多谐振荡器的电路如图2224所示，其工作波形如图2225所示。
555定时器产生三种波形发生器讲解
目录摘要 (2)第一章方案提出 (3)第二章电路的基本组成及工作原理 (5)第一节系统组成框图 (5)第二节方波的产生 (5)第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现） (8)第四节由三角波输出正弦波 (10)第三章555定时器的介绍 (12)第一节电路组成 (12)第二节引脚的作用 (14)第三节基本功能 (15)第四章元件清单 (16)第五章总结 (18)附录及参考文献 (19)第一节附录 (19)一多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器 (19)二电路原理图 (21)第二节参考文献 (23)摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。
在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
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CO 1 1
2
1
TH
3
TR
2
2
2
'
O
D
3、暂态宽度TW1、TW2 暂态宽度T 第一个周期由于电路没有进入稳 定状态，因此不计算暂态时间。 VC(0+)=1/3VCC
VC
VCC 0
VO
TW 2
W1
T V 充电三要素： ★ VC充电三要素： C(∞)=VCC τ= (R1+R2) C 1 充电结束转换电压VC(TW1)=2/3VCC VCC − VCC 3 t = 0.7( R1 + R2 )C 充电暂态持续时间TW1为：W 1 = (R1 + R2 )C ln 2 VCC − VCC VC(0+)=2/3VCC 3 放电三要素： ★ VC放电三要素： C(∞)=0 V τ= R2 C 2 放电结束转换电压VC(TW2)=1/3VCC 0 − VCC 3 = 0.7 R2C 放电暂态持续时间TW2为： tW 2 = R2C ln 1
J
按下开关K,电路进入暂稳态过程，同时输出为1， 按下开关 电路进入暂稳态过程，同时输出为 ，继电 电路进入暂稳态过程 器线圈一电流通过，常闭触点断开， 器线圈一电流通过 ， 常闭触点断开 ， 常开触点闭合爆光灯 开始爆光。 （白、）亮。开始爆光。 爆光时间为1.1RC,爆光时间到自动恢复为初始状态。 爆光时间到自动恢复为初始状态。 爆光时间为 爆光时间到自动恢复为初始状态 要改变爆光时间，只要改变 、 值即可 值即可。 要改变爆光时间，只要改变R、C值即可。
输出方波占空比 如果R21~R28阻值 选配得当，喇叭便可以 发出八个不同音阶。
C
VCC
4
7 8
555
3
+
6 2
1
5
μF 0.01
2、模拟声响电路 、 用两个多谐振荡器 组成模拟声响电路。 组成模拟声响电路。 适当选择定时元件， 使： f A = 1H Z
VCC
R1A
4
8
R1B
4
8
R2 A
7 555( A) 3
★
用555定时器构成多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器
多谐振荡器是一种无稳态电路，接通电源后，不需外加 触发脉冲，电路就能自动产生周期性矩形脉冲或方波。 用途： 主要用于产生各种方波或时间脉冲。 用途： 主要用于产生各种方波或时间脉冲。 1、电路结构： 电路结构： /R:(4)正常工作接高电平 V 'O 控制电压输入端VCO(5)通过103电 容接地，起滤波作用。 VTH VTR（2）、VTH（6）通过定时电容C V TR 接地，同时通过R2与三极管集电极接 在一起。
R1
4 8 7
Vcc
555
R2
6 2 1 5 3
VO
C
0.01µF
三极管开路输出VO′通过上拉电阻R1与电源VCC接在一起 R1、R2和C都是定时元件
2、工作原理 VCC 假设：刚一通电VC=0 4 8 V 5K G R VTH = VTR = 0 都小为1 TD止 都小为1 5 VR Q R R +C 6 & V G 电容C充电 02 5K +C S VC V VR & Q 1 3 随着VC ↑→ VTR、VTH ↑ VO G C 7 5K V 当：VC电压充至2/3VCC以前 T R 1 VTR>1/3VCC 一小一大是保持。 一小一大是保持。 VC VCC VTH<2/3VCC 2/3VCC 当：VC电压充至≥2/3VCC 1/3VCC 0 t VTH>2/3VCC 都大为0 都大为0 TD导 VO VTR>1/3VCC 电容上的电压经TD放电 t 当：VC电压放至≤1/3VCC时： TD止，电路又重新开始充、放电过 VTH<2/3VCC 都小为1 都小为1 程。如此不断重复形成振荡，在VO VTR<1/3VCC 端得到连续方波。
★ 电路输出周期： 电路输出周期： T = tw1+ tw2 = 0.7(R1+2R2)C
0 − VCC 3
通过改变R和C可以得到 0.1Hz~300KHz的振荡频率。
用555定时器组成的多谐振荡器暂态宽度tw1≠ tw2， 而且占空比是固定不变的。 R + R2 T q = W1 = 1 占空比：脉冲宽度与周期之比 R1 + 2R2 T 改变R1或改变R2都会引起周期T的改变。 在实际应用中常常需要频率固定而占空比可调。 占空比可调多谐振荡器电路 Vcc R1 电路特点： 4 8 Rw 7 电容C的充、放电通路分别用二极管D1 555 R2 3 VO 和D2隔离。RW为可调电位器。 D1 6 ★ 充电时，只和R1有关，tW 1 = 0.7R1C D2 2 ★ 放电时，只和R2有关，tW 2 = 0.7 R2C 1 5 0.01µF C 通过改变RW,而不改变R1+R2相加之和 电路振荡周期T=0.7(R1+R2)C
应用举例： 应用举例 爆光定时器 VCC 工作过程： 工作过程：暗室 工作时，不按开关K, R1 R 工作时，不按开关 4 8 D1 7 都大为0,继电器线圈 都大为 继电器线圈 3 6 无电流通过， 无电流通过，常闭 2 555 1 5 D2 触点不动作， 触点不动作，安全 K C 灯（红）亮。
~220V
VO1
R2 B
7 555( B) V O2 + 3
f B = 1KHZ
☆ 由于低频振荡器A的 输出接高频振荡器B的复 位端（4），当VO1 输出高 电平时，B振荡器才能振 荡，VO1输出低电平时，B 振荡器置0，停止振荡。 因此使扬声器发出1KHZ的 间歇声响信号。
6 2Байду номын сангаас
6 2 1
5
1
5
C
μF 0.01
TW1 0.7 R1C R1 q= = = T 0.7( R1 + R2 )C R1 + R2 R1 q = 50% 如果取R1=R2,VO输出为对称方波。 = R1 + R2 ★ 多谐振荡器应用举例 1、电子琴电路 S1~S8代表八个琴键开关，按下不同的琴键时，振荡器 接入不同的电阻，电路产生不同的振荡频率。
C
μF 0.01
☆ 工作波形
VO1 VO2
通过这个例子可以作出 警笛、救护等声音效果。
P307