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第1章 绪论 ...................................................................................................................... 1
1.1 选题的目的与意义 ................................................................................................ 1 1.2 基于555定时器的非稳态多谐振荡器 ................................................................ 1 1.3 本课题主要研究内容 ............................................................................................ 1 第2章
555定时器的结构及工作原理 .......................................................................... 2
2.1 555时基电路的主要特点 ...................................................................................... 2 2.2 555电路内部结构 .................................................................................................. 2 2.3 555定时器工作原理 .............................................................................................. 4 第3章
基于555定时器的非稳态多谐振荡器的设计 ................................................. 5
3.1 什么是非稳态多谐振荡器 .................................................................................... 5
3.1.1非稳态电路 .................................................................................................. 5 3.1.2多谐振荡器 .................................................................................................. 6 3.2 基于555定时器的非稳态多谐振荡器 ................................................................ 6
3.2.1间接反馈型555时基无稳态多谐振荡电路的设计 .................................. 6 3.2.2电路的工作原理及过程 .............................................................................. 7 3.2.3主要参数分析 .............................................................................................. 8 3.2.4占空比可调无稳态多谐振荡电路 .............................................................. 9
第4章
基于Multisim10.0仿真测试及PCB板的设计 ............................................. 11
4.1 利用Multisim10.0对电路进行仿真测试 .......................................................... 12 4.2 利用Protel2004制作PCB板 ............................................................................. 13 结束语 ................................................................................................................................ 14 致谢 .................................................................................................................................... 15 参考文献 ............................................................................................................................ 15
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XX大学本科毕业设计（论文）
第1章 绪论
1.1 选题的目的与意义
目的：
设计一种基于555定时器的非稳态多谐振荡电路，并研究其工作原理和性能，用EDA软件对电路的基本性能和专项性能进行仿真测试，并制作出电路实物。
意义：
多谐振荡器是一种自激振荡电路，它不需要外加触发信号，便能自动的产生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，因此将矩形波振荡器称为多谐振荡器。又由于多谐振荡器在工作过程中，不存在稳定状态，只有2个暂稳态，故又称为无稳态电路。
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，定时精度﹑工作速度和可靠性高，结构简单，有一定输出功率，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多谐振荡器。因此基于555定时器的非稳态多谐振荡器广泛应用于脉冲信号产生电路﹑测量电路﹑控制电路﹑电源变换电路﹑频率变换﹑定时延时电路﹑音响报警电路﹑家用电器和电子玩具等领域。因此设计基于555定时器的非稳态多谐振荡电路，分析它的工作原理和过程，进一步加深对555定时器和非稳态多谐振荡电路的性能理解，具有很高的教学研究和工程实用价值。
1.2 基于555定时器的非稳态多谐振荡器
基于555时基电路构成的非稳态多谐振荡器有直接反馈性无稳态电路、间接反馈型无稳态电路、占空比可调脉冲振荡电路。这三种无稳态电路都有多种连接方式，连接简单、灵活。由于基于555定时器构成产生方波和矩形波的非稳态多谐振荡电路具有很高的性价比，今后仍将广泛应用于脉冲信号产生电路﹑测量电路﹑控制电路﹑电源变换电路﹑频率变换﹑定时延时电路﹑音响报警电路﹑家用电器和电子玩具等领域。
1.3 本课题主要研究内容
研究分析555定时器和非稳态多谐振荡器的结构、原理、性能；设计基于555定时器的非稳态多谐振荡器的电路原理图；对电路的工作原理﹑过程及电路的主要性能指标进行分析计算；利用Multisim软件设计电路原理图，并对电路的基本性能和专项性能进行仿真测试；设计出达到实用程序的PCB板图；制作电路实物并进行性能测试。
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第2章 555定时器的结构及工作原理
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，能够产生时间延迟和多种脉冲信号。555系列定时器性能优良，定时精度﹑工作速度和可靠性高，结构简单，有一定输出功率，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件，就可以构成多谐振荡器、单稳态触发器、以及施密特触发器等。特别是基于555定时器的非稳态多谐振荡器广泛应用于脉冲信号产生电路﹑测量电路﹑控制电路﹑电源变换电路﹑频率变换﹑定时延时电路﹑音响报警电路﹑家用电器和电子玩具等领域。因此设计基于555定时器的非稳态多谐振荡电路，分析它的工作原理和过程，进一步加深对555定时器和非稳态多谐振荡电路的性能理解，具有很高的教学研究和工程实用价值。
2.1 555时基电路的主要特点
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
2.2 555电路内部结构（下面以TTL型为例）
TTL型555电路内部由二十几个晶体三极管和二极管，十几个电阻器等元器件构成，其内部电路大致可以分为分压器、比较器、R-S触发器、输出级及放电电子开关五部分。其封装引脚图如图2.1所示。其内电路逻辑图如图2.2所示。
GND：接地端 TR：低触发端 OUT：输出端 R：复位端 CO：控制电压端 TH：高触发端 D：放电端 VCC：电源端
图2.1 555定时器引脚图
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图2.2 TTL型555内电路逻辑图
1. 分压器
分压器由3个5kΩ电阻R组成，它为两个电压比较器提供基准电平。当5脚悬空时，电压比较器C1的基准电平为23VCC，比较器C2的基准电平为13VCC。改变5脚的接法可改变比较器C1、C2的基准电平，如5脚通过电阻10kΩ接地，则基准电平分别为12VCC和14VCC。5脚也可另接小于等于VCC的电源VCO，这时两个比较器的基准电压电压就会变为VCO和12VCO。通常5脚通过一个0.01~0.1μF的电容接地，以防止干扰信号影响5脚电压值。
2. 比较器
比较器C1、C2是两个结构完全相同的高精度集成运算放大器构成的电压比较器。C1的输入端为引脚6，当V6＞23VCC时，C1端输出为低电平，即逻辑“0”；当V6＜23VCC时，C1输出为高电平，即逻辑“1”。 C2的输入端为引脚2，当V2＞13VCC时，C2输出为高电平，即逻辑“1”；当V2＜13VCC时，C2输出为低电平，即逻辑“0”。 C1、C2的输出直接控制基本RS触发器的动作。
3. 基本R-S触发器
R-S触发器由两个与非门组成，它的状态有两个比较器输出控制，根据基本R-S触发器的工作原理，可以得到触发器输出端的状态。
当VC1=1，VC2=1时触发器处于维持态；当VC1=1，VC2=0时触发器为置“1”态，Q=1，Q =0；当VC1=0，VC2=1时触发器为置“0”态，Q=0，Q=1；当VC1=0，VC2=0时触发器处于不定态，破坏了触发器的功能，正常使用555定时器时，不允许出现这种情况。为此专门设置了可从外部进行置“0”的复位端RD。只要在RD端加上低电平，输出端VO便立即被置成点电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。
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4. 开关放电管和输出缓冲级
TTL型555定时器放电管TD是一NPN型三极管，其基极为0电平时截止，为1电平时导通。CMOS型555定时器放电管T是一N沟道增强型的MOS管，其控制栅为0电平时截止，为1电平时导通。
输出缓冲级是为了提高电路的带负载能力而设置的，同时输出级还起隔离负载对定时器影响的作用。
2.3 555定时器工作原理
如图2.2所示电路中，RD端输入低电平时，基本RS触发器置“0”，三级管导通；RD端输入高电平时，基本RS触发器处于正常工作状态，其输出状态取决于C1、C2的输出状态的组合。当Q段输出高电平时，G3输出低电平，晶体管TD截止；当Q段输出低电平时，G3输出高电平，晶体管TD导通。
在VCO端（5脚）开路或者未外加基准电压，RD端外加高电平时，电压比较器C1的基准电平为23VCC，比较器C2的基准电平为13VCC。若2端的输入信号电压小于13VCC，则电压比较器C2的输出电压VC2很低，接近于零点几伏电压（定义为低电平），对基本RS触发器置“1”； 若2端的输入信号电压大于13VCC，则电压比较器C2的输出电压VC2接近于电源电压（定义为高电平）。若6端的输入信号电压小于23VCC，则电压比较器C1的输出电压VC1接近于电源电压（定义为高电平）；若6端的输入信号电压大于23VCC，则电压比较器C1的输出电压VC1很低，接近于零点几伏电压（定义为低电平），对基本RS触发器置“0”
因此由集成运算放大器C1、C2构成的电压比较器的工作状态如下：
（1）同时输出高电平（6端输入信号电压小于23VCC，2端输入信号电压大于，将使基本RS触发器处于保持工作状态。 13VCC）
（2）同时输出低电平（6端输入信号电压大于23VCC，2端输入信号电压小于，将使基本RS触发器处于不定工作状态。这种状况下基本RS触发器的两13VCC）
个输出端同时输出高电平，晶体管截止。
（3）集成运算放大器的C1输出高电平、C2输出低电平（6端输入信号电压小
于23VCC，2端输入信号电压小于13VCC），将使基本RS触发器处于置“1”工作状态，晶体管截止。
（4）集成运算放大器的C1输出低电平、C2输出高电平（6端输入信号电压大于23VCC，2端输入信号电压大于13VCC），将使基本RS触发器处于置“0”工作状态，晶体管导通。
为保证电路可靠工作，通常应该避免出现同时输出低电平（6端输入信号电压大于23VCC，2端输入信号电压小于13VCC）的工作状态。
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