【正文】 定振蕩作用，通常取十至幾百千歐。 6．利用晶體管組成多諧振蕩器 圖 135 所 示為由晶體管組成的自激多諧振蕩器。 圖 135 晶體管自激多諧振蕩器 設(shè) t1 時(shí)刻電路翻轉(zhuǎn)成 T1 飽和、 T2 截止，這時(shí)電容 C1 通過(guò) Rb2 和飽和管 T1 的集電極放電，同時(shí)電源 VCC 沿 RC2 和 T1 的基極對(duì) C2 進(jìn)行充電，一旦 vbe2 達(dá)到 VT 時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)成 T2 飽和、 T1 截止，電路進(jìn)入另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 tw1= Rb2C1， tw2= Rb1C2， T= tw1+ tw2，若電路對(duì)稱， C1=C2=C， Rb1=Rb2=Rb，則 T=，輸出方波。因?yàn)殡娙莸某潆婋娏髁鹘?jīng)集電極電阻 RC 是造成輸出脈沖上升沿 tr 的主要原因。在 C2 充電時(shí)，二極管 D 截止，充電電流經(jīng) R’c2，集電極電壓 VA 可以很快上升。 對(duì)電路參數(shù)的要求， τ 放 ＞＞ τ 充 ，即 Rb2 C1＞＞ R’c2 C2， Rb1 C2＞＞ RC1 C1，在放電 電子技術(shù)論壇 電子發(fā)燒友 29 的同時(shí)，充電要盡快結(jié)束。 圖 136 改善 VA 上升的晶體管自激多諧振蕩器 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1． +5V 直流電源 2．雙蹤示波器 1． 數(shù)字頻率計(jì) 4． 74LS00（或 CD4011） 3DK2 2 2CK15 晶振 32768HZ 電位器、電阻、電容若干。 （ 1）用示波器觀察輸出波形及電容 C 兩端的電壓波形，列表記錄之。 （ 3）用一只 100μ f 電容器跨接在 74LS0014 腳與 7 腳的最近處，觀察輸出波形的變化及電源上紋波信號(hào)的變化，記錄之。 3．用 74LS00 按圖 133 接線，其中定時(shí)電阻 RW 用一個(gè) 510Ω與一個(gè) 1 KΩ的電位器串聯(lián) ，取 R=100Ω， C= f。 （ 2）改變 RW 值，觀察輸出信號(hào) vo 波形的變化情況。 5．按圖 136 接線組成晶體管自激多諧振蕩器 （ 1）將電位器調(diào)至 0，將 A、 B 兩點(diǎn)短接，觀察并記錄 vC1， vbe1， vC2， vbe2 各電壓波形（注意它們之間的相位關(guān)系）。觀察并記錄 vC2 的波形并與（ 1） 電子技術(shù)論壇 電子發(fā)燒友 30 觀察到的 vC2 波形進(jìn)行比較。 （ 4）調(diào)節(jié)電位器使 Rb2 增加，直到 vC2 的上升沿出現(xiàn)臺(tái)階。 五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)自激多諧振蕩器的工作原理。 3．?dāng)M好記錄、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格等。 2． 用方格紙畫出實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的工作波形圖，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)十三是自激多諧振蕩器，它是不需要 外加信號(hào)觸發(fā)的矩形波發(fā)生器。 1．用與非門組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 利用與非門開(kāi)關(guān)，依靠定時(shí)元件 RC 電路的充放電來(lái)控制與非門的啟閉。 （ 1）微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖 141 所示，其中 R C1 構(gòu)成輸入端微分隔直電路。 Tp≈（ ～） RC。穩(wěn)態(tài)時(shí)G1 導(dǎo)通， G2 截止（ G3 僅起整形倒相作用）。若Vi 的脈寬較小時(shí)，則輸入端就不必加 R1C1 微分電路了。電路采用正脈沖觸發(fā)，適用于觸發(fā)脈沖寬 電子技術(shù)論壇 電子發(fā)燒友 32 度大于輸出脈沖寬度的情況，其工作波形如圖 143 所示。 圖 142 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器共同特點(diǎn)是：觸發(fā)脈沖末加入前，電路處于穩(wěn)態(tài)。觸發(fā)脈沖加入后，電路立刻進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，即輸出脈沖的寬度 tw只取決于 RC 數(shù)值的大小，與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。（ a）圖中，門 G G2 是基本 RS 觸發(fā)器，門 G3 是反相器，二極管 D起電平偏移作用，以產(chǎn)生回差電壓，其工作情況如下：設(shè) Vi=0， G3 截止， R=1， S=0， Q=1，Q=0，電路處于原態(tài)。此后 Vi 繼續(xù)上升，電路狀態(tài)不變。當(dāng) Vi＜ VT 時(shí)， G3 由 導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，?VS=VT+VD 為高電平，因而 R=1， S=1，觸發(fā)器狀態(tài)仍保持。電路的回差△ V=VD。本器件可采用上升沿觸發(fā)（ +TR）也可用下降沿觸發(fā)（－ TR），為使用帶來(lái)很大的方便。當(dāng)采用上升沿觸發(fā)時(shí)，為防止重復(fù)觸發(fā)， Q 必須連到（－ TR）端。 圖 145 CC14528 的邏輯符號(hào)及功能真值表 輸 入 輸 出 +TR － TR R Q Q 1 1 0 1 Q Q 1 1 Q Q 0 1 0 0 1 電子技術(shù)論壇 電子發(fā)燒友 34 該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時(shí)間周期約為 TX=RX （ 2）應(yīng)用舉例 a．實(shí)現(xiàn)脈沖延遲，如圖 146 所示。 圖 147 實(shí)現(xiàn)多諧振蕩 4．集成六施密特觸發(fā)器 CC40106 及其應(yīng)用 如圖 148 為其邏輯符號(hào)及引腳功能，它可用于波形的整形，也可作反相器或構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。 （ a） （ b） 圖 149 正弦波轉(zhuǎn)換為方波 （ 2）構(gòu)成直接耦合光開(kāi)關(guān)，如圖 1410 所示。 （ 3）構(gòu)成多諧振蕩器，如圖 1411 所示。 （ a） （ b） 圖 1412 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1． +5V 直流電源 2．雙蹤示波器 3．連續(xù)脈沖源 4．?dāng)?shù)字頻率計(jì) 5． CC4011 CC14528 CC40106 電位器、電阻、電容若干 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．按圖 141 連線，輸入 1KHZ 連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀測(cè) Vi、 VA、 VB、 VD、 VE及 VO 的波形，記錄之。 3．按圖 142 連線，重復(fù) 1 的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 4．按圖 144（ a）連線，令 Vi 由 0→ 5V 變化，測(cè)量 V V2 之值。 6．按圖 147 連線，用示波器觀測(cè)輸出波形，測(cè)定振蕩頻率。 8．按圖 149 連線，構(gòu)成整形電路，被整形信號(hào)可由音頻信號(hào)源提供，圖中串聯(lián)的 2K電阻起限流保護(hù)作用。記錄輸入信號(hào)為 0V， ， ， ， ， 時(shí)的輸出波形，記錄之。 五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器和施密特觸發(fā)器的內(nèi)容 2．畫出實(shí)驗(yàn)用的詳細(xì)線路圖 3．?dāng)M定各次實(shí)驗(yàn)的方法、步驟。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．繪出實(shí)驗(yàn)線路圖，用方格紙記錄波形。 3．總結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)及其應(yīng)用。 2．掌握 555 型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用。它是一種產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)的電路，由于內(nèi)部電壓標(biāo)準(zhǔn)使用了三個(gè)5K 電阻，故取名 555 電路。幾乎所有的雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的三位數(shù)碼都是 555 或 556；所有的 CMOS 產(chǎn)品型號(hào)最后四位數(shù)碼都是 7555 或 7556，二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易于互換。 556 和 7556 是雙定時(shí)器。 1． 555 電路的工作原理 555 電路的內(nèi)部電路方框圖如圖 151 所示。它們分別使高電平比較器 A1 的同相輸入端和低電平比較器 A2 的反相輸入端的參考電平為32 VCC和 31 VCC。當(dāng)輸入信號(hào)自 6 腳，即高 電平觸發(fā)輸入并超過(guò)參考電平 32 VCC 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位， 555 的輸出端 3 腳輸出低電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自 2 腳輸入并低于時(shí) 31 VCC 時(shí)，觸發(fā)器置位，555 的 3 腳輸出高電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管截止。平時(shí) RD 端開(kāi)路或接 VCC。 T 為放電管，當(dāng) T 導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳 7 的電容器提供低阻放電通路。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分鐘的延時(shí)電路，可方便地構(gòu) 成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。觸發(fā)電路由C R D 構(gòu)成，其中 D 為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí) 555 電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管 T 導(dǎo)通，輸出端 F 輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng) C1 加到 2 端。當(dāng) VC 充電到 32 VCC 時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1 翻轉(zhuǎn)，輸出 Vo 從高電平返回低電平，放電開(kāi)關(guān)管 T 重新導(dǎo)通，電容 C 上的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來(lái)到作好準(zhǔn)備。 （ a） （ b） 圖 152 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間 tw（即為延時(shí)時(shí)間）決定于外接元件 R、 C 的大小。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端（ 4 腳）接地的方法來(lái)中止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。 （ 2）構(gòu)成多諧振蕩器 如圖 153（ a）所示由 555 定時(shí)器和外接元件 R R C 構(gòu)成多諧振蕩器，腳 2 與腳6 直接相連。電容 C 在31VCC和32VCC 之間充電和放電，其波形如圖 153（ b）所示。 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性， 555 定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。 （ 3）組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器 電路如圖 154 所示，它比圖 153 所示電路增加了一個(gè)電位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。 占空比 tw1 RA q= ≈ = tw1+tw2 （ RA+RB） RA+RB 可見(jiàn)，若取 RA=RB 電路即可輸出占空比為 50％的方波信號(hào)。對(duì) C1 充電時(shí)，充電電流通過(guò) R D W2 和 W1；放電時(shí)通過(guò)W W D R2。如 W2 調(diào)至偏離中心點(diǎn)，再調(diào)節(jié) W1，不僅振蕩頻率改變，而且對(duì)占空比也有影響。因此，當(dāng)接通電源后，應(yīng)首先調(diào)節(jié) W1 使頻率至規(guī)定值，再調(diào)節(jié) W2，以獲得需要的占空比。 圖 155 占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩 （ 5）組成施密特觸發(fā)器 電路如圖 156 所示，只要將腳 6 連在一起作為信號(hào)輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。 圖 156 施密特觸發(fā)器 設(shè)被整形變換的電壓為正弦波 VS，其正半波通過(guò)二極管 D 同時(shí)加到 555 定時(shí)器的 2腳和 6 腳，得 Vi 為半波整流波形。電路的電壓傳輸特性曲線如圖 158 所示。輸入信號(hào) vi由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測(cè)波形 vi， vc， vo 波形。 （ 2）將 R 改為改為 1K， C 改為 f，輸入端加 1KHZ 的連續(xù)脈沖，觀測(cè)波形 vi，vc， vo，測(cè)定幅度及延時(shí)時(shí)間。 （ 2）按圖 154 接線，組成占空比為 50％的方波信號(hào)發(fā)生器。 （ 3）按圖 155 接線，通過(guò)調(diào)節(jié) W1 和 W2 來(lái)觀測(cè)輸出波形。 4．利用 555 定時(shí)器設(shè)計(jì)制作一只觸摸式開(kāi)關(guān)定時(shí)控制器，每當(dāng)用手觸摸一次，電路即輸出一個(gè)正脈沖寬度為 10S 的信號(hào)。 5．模擬聲響電路 按圖 159 接線，組成兩個(gè)多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使Ⅰ輸出較低頻率，Ⅱ?yàn)楦哳l振蕩器，連好線，接通電源，試聽(tīng)音響效果。 圖 159 模擬聲響電路 電子技術(shù)論壇 電子發(fā)燒友 44 五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān) 555 定時(shí)器的工作原理及其應(yīng)用。 3．如何用示波器測(cè)定施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線？ 4．?dāng)M定各次實(shí)驗(yàn)的步驟和方法。 2．學(xué)習(xí)電子秒表的調(diào)試方法。按功能分成四個(gè)單元電路進(jìn)行分析。屬低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器，有直接置位、復(fù)位的功能。 按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān) K2（接地），則門 1 輸出 Q=1；門 2 輸出 Q=0， K2 復(fù)位后 Q、 Q 狀態(tài)保持不變。 Q 由 1變 0，送 出負(fù)脈沖，啟動(dòng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作。 2．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖 161 中單元Ⅱ?yàn)橛眉膳c非門構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，圖 162 為各點(diǎn)波形圖。 靜態(tài)時(shí)，門 4 應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)，故電阻 R 必須小于門的關(guān)門電阻 Roff。當(dāng)觸發(fā)脈沖寬度小于輸出脈沖寬度時(shí)，可以省去輸入微分電路的 Rp 和 Cp。 3．時(shí)鐘發(fā)生器 圖 161 中單元Ⅲ為用 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種性能較好的時(shí)鐘源。 4．計(jì)數(shù)及譯碼顯示 二 五 十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 74LS196構(gòu)成電子秒表的計(jì)數(shù)單元，如圖 161中單元Ⅳ所示。計(jì)數(shù)器 ② 及計(jì)數(shù)器 ③ 接成 8421 十進(jìn)制形式，其輸出端與實(shí)驗(yàn)設(shè)備上譯碼顯示單元的相應(yīng)輸入端連接，可顯示 ～ 秒；1～ 秒計(jì)時(shí)。 異步清除 CR 為低電平時(shí)，可完成清除功能，與時(shí)鐘脈沖 CPo、 CP1 狀態(tài)無(wú)關(guān)。 計(jì)數(shù) /置數(shù) 控制端 CT/LD 為低電 平時(shí)，輸出端 Q3～ Qo 可預(yù)置成與數(shù)據(jù)輸入端 D3～Do 相一致?tīng)顟B(tài)，而與 CPo、 CP1 狀態(tài)無(wú)關(guān)