數字電路實驗(06)555定時器及其應用：多諧振蕩器

一.實驗要求

1.1.實驗目的

1. 熟悉多諧振蕩器的實作流程；
2. 掌握555定時器的使用方法；
3. 掌握泰克示波器TBS1102的使用。

1.2.實驗器材

1. VCC
2. Ground
3. 普通電阻
4. 普通電容
5. 555定時器
6. 泰克示波器TBS1102

1.3.實驗原理

555時基電路是一種将模拟功能與邏輯功能巧妙結合在同一矽片上的組合內建電路。555定時器構成的多諧振蕩器能自行産生矩形脈沖的輸出，是脈沖産生（形成）電路，它是一種無穩電路。

1. 多諧振蕩器電路組成

   在電路接通電源的瞬間，由于電容C來不及充電，電容電壓Vc=0V，是以555定時器的輸出狀态為1，輸出Vo為高電平。同時，集電極輸出端對地斷開，電源Vcc對電容C充電，電路進入暫穩态I。

   當電容電壓Vc充到2/3Vcc時，輸出Vo為低電平，同時集電極輸出對地短路，電容電壓随之通過集電極輸出端放電，電路進入暫穩态II。

   此後，電路周而複始地産生周期性的輸出脈沖。

2. 振蕩頻率的估算

   電容充電時間T1。電容充電時，時間常數τ1=(R1+R2)C，起始值Vc(0+)=1/3Vcc，最終值Vc(∞)= Vcc，轉換值Vc(T1)=2/3Vcc，帶入過渡過程計算公式進行計算，計算公式為：

電容放電時間T2。電容放電時，時間常數τ2=R2C，起始值Vc(0+)=2/3Vcc，終值Vc(∞)= 0，轉換值Vc(T2)=1/3Vcc，代入RC過渡過程計算公式進行計算，計算公式為：

T2=0.7R2C

電路振蕩周期T，計算公式為：

T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C

電路振蕩頻率f，計算公式為：

輸出波形占空比q=T1/T，即脈沖寬度與脈沖周期之比，稱為占空比。計算公式為：

q= T1/T=0.7(R1+R2)C/(0.7(R1+2R2)C)=( R1+R2)/( R1+2R2)

用555定時器構成多諧振蕩器的原理圖如圖1所示。

二.實驗圖

三.實驗報告

3.1.實驗過程

圖1電路為由555定時器構成的多諧振蕩器。

實驗要求：

建構圖1電路。R1=51kΩ，R2=47kΩ；C1=C2=910nF；Vcc=5V。

互動式仿真分析參數設定為使用儲能元件的初始條件，運作實驗。

采用泰克示波器觀察輸出VOUT和電容C1兩端的電壓Vc的波形，并對輸出波形的周期進行測量，記錄于表1中。

表1 實驗波形及資料

3.2.實驗報告

1. 搭建實驗電路，補充完整表1；

2. 給出電路的理論振蕩周期計算公式，并計算出理論值。

理論振蕩周期T=0.7(R1+2R2)C=92.365ms