数字电路实验(06)555定时器及其应用：多谐振荡器

555时基电路是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在同一硅片上的组合集成电路。555定时器构成的多谐振荡器能自行产生矩形脉冲的输出，是脉冲产生（形成）电路，它是一种无稳电路。

电容放电时间T2。电容放电时，时间常数τ2=R2C，起始值Vc(0+)=2/3Vcc，终值Vc(∞)= 0，转换值Vc(T2)=1/3Vcc，代入RC过渡过程计算公式进行计算，计算公式为：
T2=07R2C
电路振荡周期T，计算公式为：
T=T1+T2=07(R1+2R2)C
电路振荡频率f，计算公式为：

输出波形占空比q=T1/T，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。计算公式为：
q= T1/T=07(R1+R2)C/(07(R1+2R2)C)=( R1+R2)/( R1+2R2)
用555定时器构成多谐振荡器的原理图如图1所示。

图1电路为由555定时器构成的多谐振荡器。
实验要求：
构建图1电路。R1=51kΩ，R2=47kΩ；C1=C2=910nF；Vcc=5V。
交互式仿真分析参数设置为使用储能元件的初始条件，运行实验。
采用泰克示波器观察输出VOUT和电容C1两端的电压Vc的波形，并对输出波形的周期进行测量，记录于表1中。
表1 实验波形及数据

理论振荡周期T=07(R1+2R2)C=92365ms

起振幅值条件|AF|＞1
起振相位条件：相位平衡。
维持振荡的条件：|AF|=1定义正弦波振荡器是指不需要输入信号控制就能自动地将直流电转换为特定频率和振幅的正弦交变电压（电流）的电路。它由四部分组成：放大电路，选频网络，反馈网络和稳幅电路。常用的正弦波振荡器有电容反馈振荡器和电感反馈振荡器两种。后者输出功率小，频率较低；而前者可以输出大功率，频率也较高。原理分析反馈型振荡器是由放大器和反馈网络组成的一个闭合环路。它由放大器和反馈网络两大部分组成。放大器通常以某种选频网络（如振荡回路）作负载, 是一种调谐放大器；反馈网络一般是由无源器件组成的线性网络。起振------>非线性过程------>稳幅振荡平衡条件记 闭环电压放大倍数 Ku(s)，开环电压放大倍数 K(s)，电压反馈系数 F(s)，环路增益 T(s)，反馈系数 F′(jω)=-F(jω)。 自激振荡的条件就是环路增益为1， 即T(jω)=K(jω)F(jω)=1，通常又称为振荡器的平衡条件。振荡器的平衡条件又可细分为振幅平衡条件（|T(jω)|=1）和相位平衡条件（ψ(T)=ψ(K)+ψ(F)=±2nπ, n=0,1,2…）。值得说明的是：1 当|T(jω)|>1，形成增幅电路振荡；当T|(jω)|<1时，形成减幅振荡。2 平衡时电源供给的能量等于环路消耗的能量；3 通常的环路只在某一特定才满足相位条件。起振条件为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大， 即振荡开始时应为增幅振荡，即T(jω)>1，称为自激振荡的起振条件。与平衡条件相应的，振荡器的起振条件又可细分为起振的振幅条件（|T(jω)|>1）和相位条件（ψ(T)=ψ(K)+ψ(F)+ψ(F')=±2nπ, n=0,1,2…），其中起振的相位条件即为正反馈条件。稳定条件振荡器的稳定条件相应地可分为振幅稳定条件和相位稳定条件。(1) 振幅稳定条件要使振幅稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止振幅变化的能力。具体来说，就是在平衡点附近，当不稳定因素使振幅增大时，环路增益将减小，从而使振幅减小。(2)相位稳定条件同理，要使相位稳定，振荡器在其平衡点必须具有阻止相位变化的能力。频率稳定度振荡器的频率稳定度是指由于外界条件的变化, 引起振荡器的实际工作频率偏离标称频率的程度, 它是振荡器的一个很重要的指标。频率稳定度又可分为：长期频率稳定度（一般是指一天以上甚至几个月的时间间隔内频率的相对变化）、短期频率稳定度（一般是指一天以内，以小时、分钟或秒记的时间间隔内频率的相对变化）和瞬时频率稳定度（一般是指秒或毫秒的时间间隔内频率的相对变化）。一般所说的频率稳定度是指短期稳定度

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