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电子电路综合实验1作业

注意：仅供留档学习，不保证学术上的正确性准确性以及100%原创，还望dalao们不要见怪。

1.设计目标：（课件、理论部分由此开始）

（１）理解和掌握555定时器的工作原理；
（２）利用其双稳态的特点设计一个1khz占空比可调的方波发生器；
（３）掌握和练习基本的硬件电路设计和制作方法；

2.原理分析：

555定时器：

R非是复位端，置0时，Q为0，Q非为1，则Uo输出为0，同时Q非为1加在三极管T的基极，三极管处于导通状态。
①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。
②R=1（此时没有复位功能）、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。（分析：C1的正输入端为2VCC/3，C1的负输入UTH端大于正输入端，工作在饱和状态， 输出0；C2的负输入端为1VCC/3，C2的负输入端小于正输入端UTH，输出1，RD和SD上面有一横，代表低电平有效，意义是ReSet，C1输出0，RD有效，则Q为0，Q非为1，Uo输出为0，同时Q非作用于三极管基极，三极管导通）
③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。（分析同上）
④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。（分析同上）

由555定时器构成的多谐振荡器：

首先电源VCC通过R1和R2给C电容充电，电容的电压肯定比较小，小于 1VCC/3，同样C1正端是2VCC/3，C2负端1VCC/3，TH和TR端是连接在一起的，刚开始是小于 1VCC/3，此时C1输出1，C2输出0，此时置位端有效（带详细确认），Q为1，Q非为0，uo为1，三极管截止，输出高电平。此时，电源仍然给电容充电，当TH和TR端是连接在一起的那点小于2VCC/3大于1VCC/3，C1输出1，C2输出1，三极管导通，uo为1，当电容大于2VCC/3的时候，此时C1输出0，C2输出1，此时Q为0，Q非为1，uo为0，输出低电平，三极管导通状态，电容会通过7脚进行放电，放电之后，TH和TR连接在一起的点的电压会慢慢减小，小于2VCC/3大于1VCC/3，之后又会小于 1VCC/3，重复，构成多谐振荡器。
第一个暂稳态的脉冲宽度tp1，即uc从VCC/3充电上升到2VCC/3所需的时间（通过两个电阻充电）：tp1≈0.7(R1+R2)C
第二个暂稳态的脉冲宽度tp2，即uc从2VCC/3放电下降到VCC/3所需的时间：
tp2≈0.7R2C
震荡周期：T=tp1+tp2≈0.7(R1+2R2)C
占空比（高电平占整个周期的时间）：q=T1/T=(R1+R2)/(R1+2R2)，由此可知它的占空比始终大于50％。

占空比可调的电路（增加一个可调电阻）：

可计算得：
T1=0.7R1C （T1为充电时间）
T2=0.7R2C（T2为放电时间）
总时间 T=T1+T2=0.7(R1+R2)C
所以R1、R2、C确定， 那么周期T,也就确定了。

3.设计要求：

（1）要求绘制原理图；
（2）电路设计时，必须要留下测试用引脚，例如电源地、方波输出端等地方添加测试用引脚；
（3）完成设计任务时需要上交和验收的材料有：电路原理图、电路板、设计报告。

4.设计过程：（实践部分由此开始）

1.元件清单：

NE555芯片、10nf电容x2、47kΩ电位器、47kΩ电阻、20kΩ电阻、1N4148二极管x2、洞洞板电源等

2.仿真实验：

按原理，在Multisim中将各元器件和示波器正确连接，如下图所示。

启动仿真，观察输出波形，为1khz方波，即电路基本工作正常。

调节电位器，观察方波的占空比（高电平占整个周期的时间）是否随调节发生变化

可见，仿真结果正常，可使用实物焊接进行下一步实验。

3.实物焊接

焊接时预留了两个GND、一个VCC、OUT、THR&TRI的连接线

将GND和VCC分别连接至直流电源（5V）的负极和正极，同时将示波器输入接地连接到GND上,将OUT和THR&TRI连接至示波器的1、2通道，观察工作波形。

由此可见，工作波形为1khz左右的方波，电路基本工作正常。

调节电位器，观察占空比的变化：

由此可见，占空比可调电路工作也正常，本次实验完美结束。

4.经验总结

1.购买元器件时，一定要买那种啥规格都有的“电阻大礼包”“电容大礼包”，因为你不能保证仿真的结果、计算的结果和你实际焊完之后测试的结果完全一样，如果你手里只有一种规格的元件，想要调整，就得多等几天快递了。
2.焊接洞洞板时，一定要胆大心细，不要大力出奇迹，洞洞板的焊盘是很脆弱很容易掉的，倒不是掉了之后就废了，只是会很影响美观。
3.前面提到的用于连接电源和示波器的线是杜邦线，去掉塑料接头直接焊上去的，很脆弱，断了至少3次。所以测试无误后我用热熔胶把焊接处盖了一层，这样就不容易断开了。