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555定时器双闪灯电路仿真与分析

发表时间:2017-3-30  作者:admin  浏览次数:1752  
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上篇文章,我们介绍了《多谐振荡器双闪灯电路仿真与分析》,通过测试电路中关键点的电压和波形,帮助我们分析了多谐振荡器的工作原理,掌握了用示波器测试电路波形的方法,本文将采用电路仿真软件Multisim 11.0进行555定时器双闪电路的仿真与分析,重点掌握555定时器的内部机构及逻辑功能和555组成的多谐振荡器的工作原理,期望能对大家学习电工电子技术有举一反三的引导作用。

一、555定时器的逻辑功能

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电路,使用灵活,逻辑功能强,内部的比较器灵敏度较高,而且采用差分电路形式,用其构成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度的影响很小,可以很方便的组成各种自己所需的电路。

1555定时器的引脚图

它的各个引脚功能如下:

1脚:外接电源负端VSS或接地,一般情况下接地。

2脚:低触发端TL,该脚电压小于1/3 VCC时有效。

3脚:输出端OUT

4脚:直接清零端RST。当此端接低电平时,则时基电路不工作,此时不论TLTH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端正常工作时应接高电平。

5脚:CO为控制电压端。若此脚外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该脚不用时,应将该脚串入一只0.01μF103)瓷片电容接地,以防引入高频干扰。

6脚:高触发端TH,该脚电压大于2/3 VCC时有效。

7脚:放电端。该端与放电管T的集电极相连,用做定时器时电容的放电引脚。

8脚:外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.5 -16VCMOS型时基电路VCC的范围为3-18V,一般用5V

2555定时器的内部结构

它内部包括两个电压比较器,三个5K等值串联电阻,一个 RS 触发器(G1G2构成),一个放电三极管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VR2(1/3 VCC) VR1(2/3 VCC),如下图所示。

555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管T的状态。在电源与地之间加上电压,且当5脚悬空时,则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为2/3VCCC2反相输入端的电压为1/3 VCC。若低触发输入端 TL的电压小于1/3 VCC,则比较器C2的输出为 0,可使 RS 触发器置 1,使输出端 OUT=1,即输出高电平。如果高触发端TH的电压大于 2/3 VCC,同时 TR 端的电压大于1/3 VCC,则 C1 的输出为 0C2 的输出为 1,可将 RS 触发器置 0,使输出端OUT=0,即输出低电平。

综上所述,在8脚接电源VCC1脚接地,5脚未外接电压,555时基电路的逻辑功能表如下:

二、基于555定时器设计的双闪灯电路原理图

本电路是一个典型的利用555设计的多谐振荡器,调节可变电阻RP1可以改变输出的振荡信号的频率,信号从3脚输出一个高低电平,控制LED1LED2

当输出高电平的时候,LED1不亮,LED2亮;当输出低电平的时候,LED1亮,LED2不亮;3脚不停的输出高低电平的方波,其效果看起来就是双灯闪烁,而且闪烁的速度可调,如下图所示。

三、555定时器双闪电路仿真与分析

1、采用电路仿真软件Multisim 11.0,绘制好仿真电路图,为了能更好的分析电路工作原理,我们在把电源设置为6V,仿真电路上放置了一个双通道的示波器,示波器用来测量点AB点的波形,运行仿真电路后,可以看到两个发光二极管交替闪烁,如下图所示。

2、通电瞬间,由于电容C1两端的电压不能跳变,所以A点电压为0V,即LM5552脚、6脚电压为0V,根据555时基电路的逻辑功能可知,3脚输出高电平(6V电压),发光二极管LED1被熄灭,LED2被点亮,电路将维持这一暂态过程一定时间。

3、此时放电三极管T被截止,7脚内部断开,输出高阻状态,电容C1通过VCCR1RP1进行充电,直到A点电压上升到4V(2/3 VCC),根据555时基电路的逻辑功能可知,3脚输出低电平(0V电压),发光二极管LED1被点亮,LED2被熄灭,电路将维持这一暂态过程一定时间。

4、此时放电三极管T被导通,7脚输出低电平(0V电压),电容C1通过RP1555时基电路的7脚到地进行放电,直到A点电压下降到2V(1/3 VCC),根据555时基电路的逻辑功能可知,3脚输出高电平(6V电压),发光二极管LED1被熄灭,LED2被点亮,电路将重复上面的充放电过程,电路波形图如下:

改变电位器RP1,可以修改双闪灯的频率,下图是我们将电位器RP1调在中间位置时测试的3脚输出的波形,如下图所示。

问题思考:根据电路的充电回路和放电回路,计算电路的周期及占空比。

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