用555定时器构成占空比可调多谐振荡器

由555定时器构成的多谐振荡器介绍多谐振荡器是一种能够产生多种频率输出的电路。

555定时器是一种经典的集成电路，它被广泛应用于定时、脉冲和振荡等电路中。

本文将介绍由555定时器构成的多谐振荡器的原理和工作方式。

原理多谐振荡器利用了555定时器的特殊功能和结构。

555定时器是一种8引脚的集成电路，通过控制引脚的电压来实现不同的功能。

其中，引脚1（GND）和引脚8（Vcc）分别是地（Ground）和电源（Power）引脚，引脚4（Reset）是重置引脚，引脚5（Control）是控制引脚，引脚6（Threshold）和引脚2（Trigger）是比较器的输入引脚，引脚3（Out）是输出引脚。

在多谐振荡器中，我们使用555定时器的比较器和比较器的输入引脚来实现不同频率的输出。

具体来说，我们通过控制电压在引脚5（Control）上的变化来改变555定时器的工作方式和输出频率。

通过调整控制引脚的电压，我们可以改变比较器的输出电平，从而控制555定时器的触发和重置行为，进而改变输出波形的频率。

构成由555定时器构成的多谐振荡器一般包括以下几个基本组成部分： 1. 555定时器：作为核心部件，控制多谐振荡器的工作以及输出频率的调节。

2. 电容器：用于控制振荡器的时间常数，进而影响输出频率。

3. 电阻器：用于控制电容器充电和放电的速度，从而进一步调节输出频率。

4. 比较器的输入引脚：通过改变引脚6（Threshold）和引脚2（Trigger）的电压，控制555定时器的触发和重置行为，改变输出频率。

5. 输出引脚：通过连接外部电路或元件，实现多种不同频率的输出。

工作方式多谐振荡器的工作方式如下： 1. 当电源接通时，555定时器的引脚5（Control）和引脚6（Threshold）的电压均为高电平。

2. 由于引脚5上的高电平，555定时器工作于稳态触发器模式，输出引脚保持低电平。

3. 当输出引脚为低电平时，通过电容器和电阻器进行充电。

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。

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。

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。

用555定时器组成多谐振荡器一、电路结构多谐振荡器是无稳态电路，两个暂稳态不断地交替。

图1为用SG555组成的多谐振荡器电路图。

利用放电管V作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而转变UC 上升或下降。

令UC=TH=TR ，则交替置0,置1。

R1，R2和C为定时元件。

图1 用555定时器组成多谐振荡器二、工作原理1，接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1，R2对电容C充电，其电压UC 由0按指数规律上升，当UC≥2/3Vcc时，电压比较器C1和C2的输出分别为：UC1=0，UC2=1基本RS触发器被置0，Q=0,Q=1，输出U0跃到低电平UOL于此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2、放电管V 放电电路进入暂稳态。

2，随着电容C的放电，UC随之下降。

当UC下降到UC ≤2/3Vcc ，则电压比较器C1和C2的输出为UC1=1，UC2=0基本RS触发器被置1，Q=1,Q=0，输出U0由低电平UOL跃到高电平UOH同时，因Q=0，放电管V截止，电源Vcc又经电阻R1，R2对电容C充电。

电路又返回到前一个暂稳态。

3，这样，电容C上的电压UC将在2/3 Vcc 和1/3Vcc之间来回放电和充电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲。

三、输出波形图2 多谐振荡器的工作波形多谐振荡器的振荡周期T为：T=tw1+tw2tww1为电容C上的电压由1/3 Vcc下降到2/3 Vcc 所需要的时间，充电回路的时间常数为(R1+R2)Ctww1可用下式估算tw1=(R1+R2)CLn2≈0.7(R1+R2)Ctw2 为电容C上的电压由2/3 Vcc下降到1/3 Vcc所需的时间，放电回路的时间常数为R2C,tw2可用下式估算tw2=R2CLn2=0.7R2C所以，多谐振荡的振荡周期T为T=tw1+tw2≈0.7(R1+R2)C振荡频率为：f=1/T=1/0.7(R1+2R2)C四、占空比可调的多谐振荡器图3 用555定时器组成占空比可调的多谐振荡器在放电管V截止时，电源Vcc经R1和VD1对电容C充电；当V导通时，C经VD2 ，R2和放电管V放电。

555定时器的基本特性和用法【摘要】简要说明555 定时器的内部电路结构及功能，对555 定时器接成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器三种典型电路进行了详细的分析。

【关键词】555 定时器；施密特触发器；单稳态触发器；多谐振荡器；1 前言555 定时器是美国Signetics 公司1972 年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因设计时输入端有三个5KΩ的电阻而得名。

555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的集成器件。

目前品种繁多，主要有TTL 和CMOS两大类型，它们的电路结构和工作原理基本相同。

TTL 型（以5G555 为代表）驱动能力较强，电源电压范围为5~16V，最大负载电流可达200mA；而CMOS 型（以CC7555 为代表）则具有功耗低、输入电阻高等优点，电源电压范围为3~18V，最大负载电流在20mA 以下。

产品型号尾数为555 的是TTL 型单定时器，双定时器为556；型号尾数为7555 的是CMOS 型单定时器，双定时器为7556。

555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以方便实现多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

由于使用灵活，方便，所以555定时器在波形的产生与变化，测量与控制，家用电器，电子玩具等许多领域中得到了应用。

2 555定时器的电路结构与基本特性2.1电路组成图1是国产双极型定时器CB555的电路结构图。

它由比较器C1和C2，SR锁存器和集电极开路的放电三极管VT三部分组成。

为了提高电路的带负载能力，还在输出端设置了缓冲器G4。

①电阻分压器由3个阻值均为5kΩ的电阻串联构成分压器，为电压比较器C1和C2提供参考电压U R1、U R2。

②电压比较器C1和C2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。

当运算放大器的同相输入U+大于反相输入U-时，其输出为高电平1信号；而当U+小于U-时，其输出为低电平0信号。

555定时器的应用与原理介绍555定时器介绍：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。

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 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。

它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<555定时器内部结构图>555电路的工作原理555电路的内部电路方框图如图8-1所示。

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。

A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。

当输入信号输入并超过时，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脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为0时，555输出低电平。

平时该端开路或接VCC。

Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器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0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

555定时器是一种广泛应用于电子设备中的集成电路，它可以用于构建多种类型的电路，包括多谐振荡器。

在构建多谐振荡器时，需要对电路中的电阻进行精确计算，以确保振荡器的稳定性和准确性。

本文将介绍555定时器组成的多谐振荡器电阻的计算方法。

一、多谐振荡器的原理1. 多谐振荡器是一种能够产生多种频率的振荡器。

它通过改变电路中的电阻和电容值，可以产生不同频率的输出信号。

在555定时器中，可以通过改变电路中的电阻值来实现多谐振荡器的设计。

2. 在多谐振荡器中，通过改变电路中的电阻值可以改变振荡器的频率。

当电阻值增大时，振荡器的频率会减小；反之，当电阻值减小时，振荡器的频率会增大。

二、555定时器组成的多谐振荡器电阻计算方法1. 确定所需的频率范围。

在设计多谐振荡器时，首先需要确定所需的频率范围。

根据所需的频率范围，可以计算出电路中所需要的最大和最小电阻值。

2. 计算频率与电阻值的关系。

在555定时器组成的多谐振荡器中，频率与电阻值之间存在一定的数学关系。

通过这种关系，可以计算出在所需频率范围内，对应的电阻值。

3. 选择合适的电阻值。

根据计算得到的电阻值范围，可以选择合适的标准电阻值。

在选择电阻值时，需要考虑电阻的精确度、温度稳定性和价格等因素。

4. 调试和优化电路。

在确定了电阻值后，还需要对电路进行调试和优化。

通过实际测试，可以进一步调整电路中的元器件值，以达到所需的输出频率和稳定性要求。

三、总结在设计555定时器组成的多谐振荡器时，电阻的计算是非常关键的一步。

通过合理的电阻计算，可以确保多谐振荡器在工作时能够产生稳定的输出信号，并且满足所需的频率范围。

设计者需要对电路中的电阻与频率的关系进行深入了解，以确保电路设计的准确性和稳定性。

通过以上介绍，相信读者对于555定时器组成的多谐振荡器电阻的计算方法有了更深入的了解。

在实际应用中，设计者可以根据具体的需求和条件，通过合理的电阻计算，设计出稳定性和准确性都较高的多谐振荡器电路。

实验五 555定时器的应用仿真实验一、实验目的：1、熟悉555定时器的工作原理。

2、掌握555定时器的典型应用。

3、掌握基于multisim 的555定时器应用仿真。

二、实验原理：555定时器是一种常见的集数字与模拟功能于一体的集成电路。

通常只要外接少量的外围元件就可以很方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等多种电路。

其中：（1） 构成施密特触发器，用于TTL 系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等； （2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。

555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路。

U1LM555CM GND 1DIS 7OUT3RST 4VCC8THR 6CON5TRI 2GND——1脚，接地；TRI——2脚，触发输入；OUT——3脚，输出；RES——4脚，复位（低电平有效）；CON——5脚，控制电压（不用时一般通过一个0.01F μ的电容接地）；THR ——6脚，阈值输入；DIS——7脚，放电端；VCC——8脚，+电源555定时器功能表输 入输 出阈值输入(THR)触发输入(TRI)复位(RES)输出(OUT)放电端（DIS ）× × 0 0 导通1 1 截止1 0 导通1 不变 不变1、 555组成时基振荡电路：图5.1.1是555振荡电路，从理论上我们可以得出： 振荡周期： C R R T ⋅+=)2(7.021 高电平宽度： C R R t W ⋅+=)(7.021 占空比： q =21212R R R R ++图5.1.1 时基振荡 图5.1.2单稳态触发2、 555组成单稳触发电路：图5.1.2为555单稳触发电路，我们可以得出(3)脚输出高电平宽度为：RC t W 1.1=3、 555定时器构成多谐振荡器：矩形波信号的周期取决于电容器充、放电回路的时间常数，输出矩形脉冲信号的周期C R R T )2(7.021+≈三、实验内容：1. 时基振荡发生器：(1). 单击电子仿真软件Multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条“Mixed ”按钮，如图3.12.4所示，从弹出的对话框“Family ”栏中选“TIMER ”，再在“Component ”栏中选“LM555CM ”，如图5.3.2所示，点击对话框右上角“OK ” 按钮将555电路调出放置在电子平台上。