555定时器构成多谐振荡器
用555构成的多谐振荡器
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。
用555定时器构成占空比可调多谐振荡器
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 VR 5 Q R R +C 6 & V G 电容C充电 5K 2 0 VC V VR +C S & 1 3 Q 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。 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 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 程。如此不断重复形成振荡，在VO VTR<1/3VCC 端得到连续方波。
VO1 VO2
通过这个例子可以作出 警笛、救护等声音效果。
P307
TW 1 0.7 R1C R1 输出方波占空比 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。
★ 电路输出周期：
T = tw1+ tw2 = 0.7(R1+2R2)C
用555定时器构成多谐振荡器
一、实验目的….. 实验目的 二、实验内容
多谐振荡器
1、试用555定时器构成一个 、试用 定时器构成一个f≈1HZ的多谐振荡器， 的多谐振荡器， 定时器构成一个 的多谐振荡器 计算T、 计算 、ƒ 、q （参考参数） 参考参数） C：10µ F； R：几十 ： ； ：几十K
2、…..双音频电路 、 双音频电路….. 双音频电路 …..分析工作原理，计算…高音、低音的频率， 分析工作原理，计算 高音 低音的频率， 高音、 分析工作原理 并画波形示意。 并画波形示意。
可定量画出U 波形。 可定量画出 O1波形。
四、2片电路计算 片电路计算 由于2片电路5脚接有 所以， 由于2片电路5脚接有UCO，所以， VR1= UCO ， VR2=（1/2） UCO 。 （ ） UCO=? （一）求UCO 求UCO的等效电路 已知， 已知， VCC =12V 参考公式： 参考公式： UCO=(1/4)UO1+6
6- 两片555定时器接成的 定时器接成的 两片 电路均为多谐振荡器， 电路均为多谐振荡器， 其输出电压U 其输出电压 O和外接 电容C上电压 上电压U 电容 上电压 C的对应关 系如图2。 系如图 。
UO1 、 UO2 波形的对应关系： 波形的对应关系： UO1 T1 UO2 沟 要解决的问题： 要解决的问题： 1、UO1的T1=？ T2 =？ fA=？ f B= ？ 嘀 沟 嘀 T2 t t
五、总体工作波形图
UO1 、 UO2 波形的对应关系： 波形的对应关系： UO1 T1 UO2 沟 TA1 TA2 TB2 TB2 嘀 沟 嘀 t T2 t
2 1 2、当UO1=UOH时， UO2的TA1=？ TA2=？ TA=？ 2 3、当UO1=UOL时， UO2的TB1=？ TB2=？ TB=？ 1
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。
精品课件
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。
精品课件
★ 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_(时钟)
(1) 按右（G）图连接好电路，把电源电压调到最小以免烧坏会集成 块 (2) 打开各电源调节按钮使VCC=3V (3) 调节电源1使UTH大于或等于2V，此时调节电源2使UTL由大到小 或由小到大，并观察万用表电压档的电压，当电压发生突然变化 时，记录UTL值及U0相应值 (4) 同（3）测量UTH小于2V时相应的UTL、U0值 (5) 调节电源2使大于1V或小于1V，同时改变UTH值，观察U0的变 化，记录相应数据 （注：UTH、、UTL电压不能调得过大应不大于4V，以免烧坏集成块）
保持原来的1.41V左右 保持原来的0.041V左 右 保持原来的1.26V左右
<1V
（表1）
> > < <
> < > > （表2）
低电位 高电位 保持原状态不变 保持原状态不变
（2）555定时器构成的多谐振荡器 实验中得出某一组波形的数据如下： T1==370.5 T2==249.0 T=T1+T2=619.5 U0=2.44V Uc=2V R1= 1.25 =0.1V =1V R2=2.36 由上原理中的周期公式计算理论周期和频率： 已知：C=0.15UF R1=1.25 R2=2.36
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＝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＝＝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，电源经，向电容Ｃ充电，逐 渐升高。当上升到时，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，比较器的输出由１变为０，这时，，触发器复０， 定时器输出。 期间，，放电三极管Ｔ导通，电容Ｃ通过放电。按指数规律下降， 当时比较器输出由０变为１，Ｒ－Ｓ触发器的，Ｑ的状态不变，的状态 仍为低电平。 时刻，下降到，比较器输出由1变为0，R---S触发器的1，0，触发 器处于1，定时器输出。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。 通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出，电容放电时，0， 电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信 号输入，却能输出矩形波， 其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。
555定时器构成的多谐振荡器电路频率公式
555定时器构成的多谐振荡器电路频率公式
我们要找出使用555定时器构成的多谐振荡器电路的频率公式。
首先，我们需要了解555定时器的工作原理和多谐振荡器的特性。
555定时器是一种常用的定时器IC，它有三个5KΩ的电阻器和一个2μF的电容器。
通过外部的R1、R2和C，我们可以设置定时器的阈值和触发阈值。
当输入信号从低电平变为高电平时，定时器触发，并输出一个脉冲信号。
多谐振荡器是一种自激振荡器，它不需要外部输入信号就能产生振荡。
其频率主要由外部的R1、R2和C决定。
假设R1和R2的阻值分别为R1和R2，C的电容为C。
根据多谐振荡器的原理，其频率f可以由以下公式给出：
f = 1 / (2π × (R1 + R2) × C)
这个公式告诉我们，频率f与R1、R2和C的关系。
所以，使用555定时器构成的多谐振荡器电路的频率公式为：f = 1 / (2π × (R1 + R2) × C)。
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。
555定时器构成的多谐振荡电路
555定时器构成的多谐振荡电路1. 引言555定时器是一种常用的集成电路，在电子领域被广泛应用。
它具有多种功能，其中之一就是可以构成多谐振荡电路。
本文将介绍555定时器构成的多谐振荡电路的原理和应用。
2. 原理555定时器是一种集成电路，由比较器、RS触发器和电流控制器等元件构成。
在多谐振荡电路中的应用，主要是通过改变外部电容和电阻的数值来调整振荡频率和波形。
3. 多谐振荡电路的制作在制作多谐振荡电路时，可以通过改变外部电容和电阻的数值来调整振荡频率和波形。
具体制作步骤如下：3.1 准备工作：选取合适的555定时器芯片和外部元件；3.2 连接电路：根据电路图将555定时器与外部电容和电阻连接起来；3.3 调整参数：通过改变外部电容和电阻的数值来调整振荡频率和波形；3.4 测试电路：连接电源并测试电路的振荡频率和波形是否符合设计要求。
4. 多谐振荡电路的应用多谐振荡电路在实际应用中有广泛的用途，例如：4.1 无线电发射器：利用多谐振荡电路可以产生不同频率的信号源，用于无线电通讯中的调频、调幅和频率合成等应用；4.2 音乐合成器：利用多谐振荡电路可以生成不同音调和音色的音乐信号，用于音乐合成仪器中；4.3 闪光灯控制器：利用多谐振荡电路可以调整闪光灯的频闪频率和亮度，用于摄影等应用；4.4 脉冲发生器：利用多谐振荡电路可以产生稳定且可调节的脉冲信号，用于数字电路测试和脉冲激励等应用。
5. 总结555定时器构成的多谐振荡电路是一种功能多样且实用的电路。
通过调整外部电容和电阻的数值，可以实现不同频率和波形的振荡效果。
多谐振荡电路在无线电通讯、音乐合成、闪光灯控制和脉冲发生等方面有广泛的应用。
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占空比
D=T1 = R1 +R2 T R1 +2R2
如希望q<50%?
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4、占空比可调的多谐振荡器
R'1 R'2
R1 RP D1 7 8 4 R2
VCC
充电回路： VCC→ R'1 → D1 → C →地。
D2
6 555 3 vO
2
C
15
放电回路：
0.01μF
C → D2 → R’2 →T →地。
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10.5 555定时器构成多谐振荡器
多谐振荡器也称无稳态触发器，没有稳定状态， 只有两个暂态，同时不需要外加脉冲信号，就能输 出一定频率的矩形脉冲。
第一暂态 第二暂态
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1、555定时器结构回顾
CB555由比较器C1和C2、基本RS触发器和集电极开路的放电三 极管T三部分组成。
1、熟练掌握555定时器构成多谐振荡器的电路连接方法： “2,6一搭，下C上2R”。
2、掌握555构成多谐振荡器的输出波形及电容充放电波形 。
3、熟练掌握电路振荡频率和占空比的计算方法。 4、理解占空比可调的多谐振荡器连接方法。
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vC
T1=(R1+R2)Cln2
2 3
U
CC
0.7(R 1R 2)C
1 3
U
CC
O
vO
T2 =R2Cln2
t
0.7R2C
振荡周期
O T1 T2
振荡频率
t T = T 1+ T 2 0 .7 (R 1+ 2 R 2)C
f 1 1.43 T (R12R2)C
用CB555定时器组成的振荡器，最高工作频率可达500kHz。
电源端
电压控 制端
VCC
8
VCO
高电平触发端 vI1
TH
低电平触发端
vI2 TR'
放电端
vOD
DISC
VR1 5kΩ
5
6
+-C1
5kΩ
2VR2
+-C2
5kΩ
7
TD
1
复位端
R'D
4
Q'
QG
3
3 vO
G
4
输出端
接地端
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2、555定时器构成多谐振荡器工作原理
“2,6一搭，下C上2R”
占空比 D R1 R1 R2
占空比可小于 50%
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5、 用multisim分析555多谐振荡器
例:分析下图用555定时器接成的多谐振荡器。 求出输出电压的波形和振荡频率。
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5、 用multisim分析555多谐振荡器
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电路的振荡周期计算公式为： 1
可见用T mT 1 u lT t2 i s( iR m1 得2 R 到2 )L 的n 2 分 9 析2 m 结s果与f 理T 论10计.8H算z 结果完全符合。
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5、 用multisim分析555多谐振荡器
•占空比可调整的多谐振荡器
•实验验证
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6、 小结
VCC
2 vC
3 U CC
1 3
U
CC
O
vO
8
R1
5kΩ
0.01μF
5 6Βιβλιοθήκη +-C1t
R2
5kΩ
vC
2
+-C2
5kΩ
TD
C
7
O T1 T2
t
1
4
G1
Q'
Q
G2
G3
充电回路：
放电回路：
VCC→ R1 → R2 → C →地。
C → R2 →T →地。
3 G4 vO
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3、振荡周期和振荡频率