基于555定时器的多谐振荡器

集成电路应用课程论文论文题目：基于555定时器的多谐振荡器学院、系：电子与信息工程学院专业班级：学生姓名：任课教师：2015年6月7日答辩成绩撰写成绩总成绩基于555定时器的多谐振荡器摘要:555定时器是一种应用十分广泛的中规模集成电路。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。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、5G555、C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有底功耗、输入阻抗高等优点。，本文扼要地分析了555定时器的基本原理，介绍用555定时器产生多谐振荡器.关键字：555定时器、多谐振荡器、脉冲产生、Multisim1．引言最近十年来,科技发展突飞猛进,全球的电子业发展速度更是惊人。电子产品从设计生产到投放市场的周期越来越短,设计的复杂性高密度也越来越强,在电子技术应用方面，一些电路经常需要在波形的变化与变换，定时与检测，控制与报警等方面被使用，而555定时器是一种将模拟与逻辑功能巧妙的结合在一起的中规模集成电路。555定时器是一种时基电路，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。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。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、5G555、C555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有底功耗、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。其输出电平可与TTL，CMOS，HTL逻辑电路兼容，振荡精度与外接元件特性有关，具有200MA的吸收或供出电流，可直接推动扬声器，电感等低电阻负载。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定时器电源电压为3—18V，最大负载电流在4MA以下,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，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。2．555的系统结构和工作原理[1]2.1系统结构[3]555是一个8脚集成芯片，主要由分压器、2个高精度电压比较器、1个基本RS触发器、1个放电管和输出驱动反相器组成。(1)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2个输入端，分别用U+和U-表示相应输入端上所加的电压，用U0表示比较器的比较结果。(2)分压器。3个阻值均为5kΩ的电阻串联起来构成分压器(555芯片也因此而得名)，为比较器C1和C2提供参考电压。当电压控制输入端5脚Vc0悬空时。电压控制端5脚处如果另加控制电压Vc0，则可改变C1，C2的参考电压，。工作中不使用控制端时，一般通过一个0．01μF的电容接地，以旁路高频干扰。(3)基本RS触发器。由两个与非门组成，具有置O，置1，保持的功能。是可从外部进行置O的直接复位端。(4)晶体管开关(放电管)。晶体管TD构成开关，其状态受端控制。U0=1时，晶体管截止；U0=0时，晶体管导通。(5)输出缓冲器。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。图1555定时器内结构图3.基于555定时器的多谐振荡器用555定时器可方便地组成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生和整形电路。这些电路在工业控制、定时、仿声、电子乐器、防盗报警等方面有着广泛的应用.多谐振荡器是555应用的基本电路，是指电路没有稳定状态(即方波发生器)，只有两个暂稳态，其功能是产生一定频率和幅度的矩形波信号，其输出状态不断在“1”和“0”之间变换。如图2所示，在加电状态下，由于电容C上电压不能突变，故555芯片处于置位状态，u。=1，放电管TD截止(7脚与地断开)，Vcc通过R1，R2对电容C进行充电，当uc上升到时，u0=0，TD导通，电容C端电压通过R2和放电管TD对地进行放电，uc下降。当uc下降到时，u0又由0变为l，TD截止，Vcc又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端u0产生了连续的矩形脉冲，如图5所示。其中，R1，R2和C是定时元件，它们决定了电路的充放电时间。充电时间11212()ln20.7()TRRCRRC（3.1）放电时间222ln20.7TRCRC（3.2）矩形波的振荡周期121212ln2(2)0.7(2)TTTRRCRRC（3.3）因此改变1R、2R和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=（脉宽wt）（周期T），wt指输出一个周期内高电平所占的时间。图（C）所示电路输出矩形波的占空比111212122TTRRqTTTRR。（3.4）图2基于555定时器的多谐振荡器仿真图图3多谐振荡器仿真波形4.总结（1）多谐振荡器巧妙地运用了电容的冲放电及与非门的通断条件把直流电转换成脉冲信号，此脉冲信号经放大，再经变压器变压可实现直流电转换成交流电。（2）根据555定时器的功能特性，利用电容的充电需要一定的时间，经元件组合，可成为一个定时智能电路，以及其它智能开关报警器等。（3）通过改变R和C的参数即可改变震荡频率.用CB555组成的多谐振荡器最高振荡频率500KHZ,用CB7555组成的多谐振荡器最高频率也只有1MHZ.因此用555定时器组成的振荡器在频率范围方面有较大的局限性,高频的多谐震荡器仍然需要使用告诉的门电路接成.[2]参考文献[1]李德润.电子技术基础.北京：高等教育出版社[2]阎石主编.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社[3]555定时器官方手册PDF