电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计
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。 1)555定时器内部结构
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,其内部结构如图3-6(A)部分及管脚排列如图(B)部分所示。
图3-6 定时器内部结构
它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5KΩ的等值电阻串联而成。分压器为比较器A1、A2提供参考电压，比较器A1的参考电压为
，
加在同相输入端，比较器A2的参考电压为
，加在反相输入端。比较器由两个结构相同
的集成运放A1、A2组成。高电平触发信号加在A1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器
端的输入信号；低电平触发信号加在A2的同相
端的输入信号。
输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器基本R--S触发器的输出状态受比较器A1、A2的输出端控制。 2)多谐振荡器工作原理
由555定时器组成的多谐振荡器如图3-7(C)部分所示，其中R1、R2和电容C为外接元件。其工作波如图(D)部分所示。
电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计
图3-7 震荡器工作原理
设电容的初始电压Uc＝0，t＝0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端VTH＝VTL＝0
，比较器A1输出为高电平，A2输出为低电平，即
=1，
=0(1
表示高电位，0表示低电位)，R--S触发器置1，定时器输出u0=1此时，定时器内部
放电三极管截止，电源Vcc经R1，R2向电容C充电，uc逐渐升高。当uc上升到
时，
A2输出由0翻转为1，这时器输出u0为高电平1。
时刻，uc上升到
=
=1，R--S触发顺保持状态不变。所以0 ，比较器A1的输出由1变为0，这时 =0，=1，R--S触 发器复0，定时器输出u0=0。 期间， 降,当 ，放电三极管T导通，电容C通过R2放电。uc按指数规律下 = =1，Q的状态不变， 时比较器A1输出由0变为1，R--S触发器的 u0的状态仍为低电平。 时刻，uc下降到 ，比较器A2输出由1变为0，R--S触发器的 =1， =0， 触发器处于1，定时器输出u0=1。此时电源再次向电容C放电，重复上述过程。 通过上述分析可知，电容充电时，定时器输出u0=1，电容放电时，u0=0，电容不断地进行充、放电，输出端便获得矩形波。多谐振荡器无外部信号输入，却能输出矩形波，其实质是将直流形式的电能变为矩形波形式的电能。 3)振荡周期 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 由图(D)可知，振荡周期T=T1+T2。T1为电容充电时间，T2为电容放电时间。 充电时间： (3-2) 放电时间： (3-3) 矩形波的振荡周期： (3-4) 因此改变R1、R2和电容C的值，便可改变矩形波的周期和频率。 对于矩形波，除了用幅度，周期来衡量外，还有一个参数：占空比q，q=(脉宽tw)/(周期T)，tw指输出一个周期内高电平所占的时间。图（C）所示电路输出矩形波的占空比： (3-5) 3.3.2 测量电阻电路的设计 定时器555是一种用途很广的集成电路，只需外接少量R、C元件，就可以构成多谐、单稳及施密特触发器。电阻的测量采用“脉冲计数法”，由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电阻的大小。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为： (3-6) 得出： (3-7) 即： 电路分为2档： (3-8) 1、100?Rx<1000 Ω：按下电阻测试建Sr，闭合开关Srd,R2=330Ω,C2=0.22uF： (3-9) 2、1000?Rx <1M Ω：按下电阻测试建Sr，闭合开关Srg,R1=20KΩ,C3=103pF： (3-10) 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 电阻测试电路见图3-8所示。 图3-8 电阻测试电路 3.3.3 测量电容电路的设计 电容的测量同样采用“脉冲计数法”，由555电路构成的多谐振荡电路，通过计算振荡输出的频率来计算被测电容的大小。 555接成多谐振荡器的形式，其振荡周期为： (3-11) 我们设置 R1=R2, 得出： (3-12) 即： 电路分为1档： (3-13) 电阻、电容、电感测试仪的系统硬件设计 R4=510KΩ,R4=R6； (3-14) 电容测试电路见图3-9所示。 图3-9 电容测试电路 3.4 测量电感电路的设计及仿真 3.4.1 测量电感电路的设计 电感的测量是采用电容三点式振荡电路来实现的。电容三点式振荡电路又称考毕兹振荡电路，三点式振荡电路是指：LC回路中与发射极相连的两个电抗元件必须是同性质的，另外一个电抗元件必须为异性质的，而与发射级相连的两个电抗元件同为电容式的三点式振荡电路，也就是\射同基反\的构成原则成为电容三点式振荡电路。其振荡频率为： (3-15) 即： (3-16)