实验报告-多谐振荡器

仿 真 实 验 报 告 册

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：2014.03.25

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

　图1 555芯片引脚排列图 图2　555定时器内部电路集成芯片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 kΩ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

　图1 555芯片引脚排列图 图2　555定时器内部电路

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 kΩ的电阻分压提供，比较器A1同相端参考电平为 SKIPIF 1 < 0 、比较器A2的反相端参考电平为 SKIPIF 1 < 0 。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号超出 SKIPIF 1 < 0 时，比较器A1翻转，触发器复位，555的输出端 eq \o\ac(○,3)脚输出低电平，开关管导通，电路充电。当输入信号低于 SKIPIF 1 < 0 时，比较器A2翻转，触发器置位，开关管截止，电路放电，555的 eq \o\ac(○,3)脚输出高电平。

SKIPIF 1 < 0 是复位端，当其为0时，555输出低电平。应用时通常开路或接VCC。

eq \o\ac(○,5)脚是控制电压端，平时输出 SKIPIF 1 < 0 作为比较器A1的参考电平，当 eq \o\ac(○,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0.01μF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 eq \o\ac(○,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R1、R2、C构成多谐振荡器，脚 eq \o\ac(○,2)与脚 eq \o\ac(○,6)直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路不需要外接触发信号，电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端DC放电，使电路产生振荡。电容C在 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，其波形如图4所示。

SKIPIF 1 < 0

图3 555构成多谐振荡器 图4 多谐振荡器的波形

振荡器输出信号的时间参数是：

T= SKIPIF 1 < 0

SKIPIF 1 < 0 =0.7（R1+R2）C

SKIPIF 1 < 0 =0.7R2C

式中， SKIPIF 1 < 0 为VC由 SKIPIF 1 < 0 上升到 SKIPIF 1 < 0 所需的时间， SKIPIF 1 < 0 为电容C放电所需的时间。

555电路要求R1与R2均应不小于1kΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用广泛。

三、实验设计任务

用555电路构成多谐振荡器，要求振荡波形的频率为2kHz的方波，输出占空比q=2/3。画出设计电路图，按电路图接线，双踪示波器观察并记录Vc与VＯ的波形，验证频率。已知 SKIPIF 1 < 0 。

四、设计分析

SKIPIF 1 < 0

SKIPIF 1 < 0 ，已知 SKIPIF 1 < 0

解得： SKIPIF 1 < 0

五、实验元器件

六、实验原理图

七、实验结果

八、实验结果分析与总结

由示波器显示波形可知，得到的方波周期T=1.014ms，所以频率为f=0.986KHz，相对误差为1.4%。

由示波器显示波形可知，得到的方波周期T=1.014ms，T1=672.515μs，占空比q=0.663,相对误差为0.6%。

九、参考文献

蒋卓勤、邓玉元主编，《Multisim2001及其在电子设计中的应用》，西安电子科技大学出版社，2003.10。

阎石主编，《数字电子技术基础（第五版）》，高等教育出版社，2006.5。

朱庆欢、邓友娥主编，《电工电子技术实验》，暨南大学出版社，2010.2.