脉冲信号的产生与整形资料.ppt

第第7 7章章 脉冲波形脉冲波形(b xn)(b xn)的产生与整形的产生与整形7.1 概述概述(i sh)(i sh)7.2 施密特触发器施密特触发器7.3 单稳态触发器单稳态触发器7.5 555定时器及其应用定时器及其应用(yngyng)7.4 多谐振荡器多谐振荡器第一页，共六十二页。本章本章(bn zhn)教学教学要求要求1.了解了解555定时器的结构特点定时器的结构特点(tdin)、施密特触发器和单、施密特触发器和单稳态触发器的性能特点稳态触发器的性能特点;3.掌握掌握多多谐谐振振荡荡器的振器的振荡频荡频率与定率与定时时(dn sh)元件元件R、C取取值值的关系；的关系；2.理解理解555定时器的基本功能，多谐振荡器、施密特触发定时器的基本功能，多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理器和单稳态触发器的工作原理;4.掌握掌握施密特触施密特触发发器和器和单稳态单稳态触触发发器的器的输输出出电压电压与与输输入入电压电压之之间间的关系；的关系；第二页，共六十二页。vIR111G1G2vOvOvIR2 两级CMOS反相器构成(guchng)施密特触发器7.2 施密特触发器施密特触发器7.2.1 用两级用两级CMOS反相器构成反相器构成(guchng)的施密特触发器的施密特触发器第三页，共六十二页。vOvIVTVT+VGS(th)2 VGS(th)R1R2 施密特触发器 电压传输特性第四页，共六十二页。CMOS集成(j chn)施密特触发器电路TP2TN1vITP1TN2TP3vOTN3VDDTP4TN5TP5TN6vO vO VDDTP6施密特触发器施密特触发器整形整形(zhng xng)(a)缓冲缓冲(hunchng)输出输出vIvO(b)1 7.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器图图中中TP4、TP5及及TN4、TN5构构成成两两个个首首尾尾相相连连的的反反相相器器，用用来来改改善善输输出出波波形形(整整形形)；TP6和和TN6组组成成输输出出缓缓冲冲级级，以以提提高高电电路路的的带带负负载载能能力力，同时起隔离作用。同时起隔离作用。第五页，共六十二页。参数名称参数名称VDD/V最小值最小值/V最大值最大值/VVT510152.24.66.83.67.110.8VT510150.31.21.61.63.45.0 CC40106阈值(y zh)数值参数参数CT5413/7413CT5414/7414CT54LS132/74LS132最小值最小值/V最大值最大值/V最小值最小值/V最大值最大值/V最小值最小值/V最大值最大值/VVT1.521.521.42VT0.61.10.61.10.51TTL施密特触发器阈值(y zh)数值集成施密特触发器上、下限集成施密特触发器上、下限(xixin)触发器电平典型数值：触发器电平典型数值：第六页，共六十二页。vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现波形(b xn)变换 7.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用(yngyng)(1)波形波形(b xn)变换变换将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。第七页，共六十二页。vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现(shxin)波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtOVTVT(c)(2)脉冲脉冲(michng)整形整形当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生(fshng)畸变，可通过施密畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。(a)传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；(b)阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；(c)受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。第八页，共六十二页。用施密特触发器实现(shxin)脉冲鉴幅vItOvOtOVTVT(3)脉冲脉冲(michng)鉴幅鉴幅利用施密特触发器可以从输入幅度不等的一串脉冲中去掉幅度较小利用施密特触发器可以从输入幅度不等的一串脉冲中去掉幅度较小的脉冲，保留幅度超过的脉冲，保留幅度超过V+的脉冲。只有当输入脉冲信号的脉冲。只有当输入脉冲信号(xnho)的幅度大的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号(xnho)。第九页，共六十二页。(4)施密特触发器的特点施密特触发器的特点(tdin)施密特触发器属于双稳态触发电路，它具有两个稳定状态。两个稳施密特触发器属于双稳态触发电路，它具有两个稳定状态。两个稳定状态的转换都需要外加定状态的转换都需要外加(wiji)触发脉冲的推动才能完成。触发脉冲的推动才能完成。1、输入信号从低电平上升、输入信号从低电平上升V-或从高电平下降到或从高电平下降到V+时，电路状态就时，电路状态就会发生转换。因此施密特触发器属于电平触发的双稳态电路。会发生转换。因此施密特触发器属于电平触发的双稳态电路。2、电路状态转换时，通过电路内部的正反馈是输出淡雅的波形边沿变、电路状态转换时，通过电路内部的正反馈是输出淡雅的波形边沿变得很陡，利用施密特触发器的这一特性可以完成对信号脉冲的波形变换、得很陡，利用施密特触发器的这一特性可以完成对信号脉冲的波形变换、整形、幅度鉴别、脉冲展宽。整形、幅度鉴别、脉冲展宽。第十页，共六十二页。7.3单稳态触发器单稳态触发器单单稳稳态态触触发发器器具具有有稳稳态态和和暂暂态态两两个个不不同同的的工工作作状状态态。在在外外界界触触发发(chf)脉脉冲冲作作用用下下，能能从从稳稳态态翻翻转转为为暂暂稳稳态态，维维持持一一段段时时间间后后，电电路路又又能能自自动动地地翻翻转转为为稳稳态态。暂暂稳稳态态维维持持时时间间的的长长短短取取决决于于电电路路本本身身的的参参数数，与与外外界界触发触发(chf)脉冲无关。脉冲无关。7.3.1 集成集成(j chn)门构成的单稳态触发器门构成的单稳态触发器根根据据维维持持暂暂态态的的RC定定时时电电路路的的不不同同接接法法，单单稳稳态态触触发发器器可可以以(ky)分为分为微分型微分型和和积分型积分型两大类。两大类。(1)微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF微分型单稳态触发器及其工作波形反馈线反馈线输入端微分电路输入端微分电路微分型定时电路微分型定时电路第十一页，共六十二页。&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 微分型单稳态触发器及其工作(gngzu)波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V-1.5V3.6V0.3Vtw反馈反馈(fnku)线线(a)0t1为稳定状态。为稳定状态。输输入入端端无无输输入入信信号号触触发发或或触触发发输输入入为为高高电电平平。当当选选取取Ri大大于于3.2k时时，使使vI高高于于开开门门电电平平，vO1=0.3V；选选取取R小小于于0.9k，使使v2低低于于关关门门(gunmn)电电平平，vO2=3.6V。触触发发器器处处于于稳稳定定状状态态（vO1=VOL，vO2=VOH）。）。0t1t2当当t=t1时时，输输入入端端vI下下跳跳变变，v1产产生生一一个个负负尖尖峰峰脉脉冲冲，vO1上上跳跳至至高高电电平平，v2随随之之跳跳变变为为高高电电平平，使使vO2为为低低电电平平，触触发发器器受受触触发发发发生生一一次次翻翻转转，从从而而进进入入暂暂稳稳态态（vO1=VOL，vO2=VOH）。）。第十二页，共六十二页。Cv2RvO1 电容(dinrng)充电等效电路RO3.6Vi(b)t1t2暂态过程。暂态过程。触触发发器器进进入入(jnr)暂暂稳稳态态后后，输输出出低低电电平平通通过过反反馈馈线线维维持持G1继继续续关关闭闭。同同时时，电电容容C充充电电，v2(t)电电压压下下降降。当当t=t2时时，v2=Vth，G2关关闭闭，输输出出vO2上上跳跳至至高高电电平平，G1转转为为开开态态，触触发发器器自自动动翻翻转转一一次次，回回到到初初始始稳定状态（稳定状态（vO1=VOL，vO2=VOH）。G1的输出电阻的输出电阻t1至至t2的的时时间间称称为为暂暂态态时时间间，其其长长短短取取决决于于RC的的充充电电速速度度，因因此此RC称称为为定定时时电电路路(dinl)，由由它它决决定定输输出出vO1和和vO2的的宽宽度。暂态时间通常近似估计为度。暂态时间通常近似估计为(c)tt2电路的恢复过程。电路的恢复过程。第十三页，共六十二页。Cv2RvO1 电容(dinrng)放电等效电路RO0.3VR1VCCG2&G2G1CRRivICi带有射极跟随器的单稳态触发器VCCRETv2由由Vth随随vO1的的下下跳跳而而下下跳跳，电电路路进进入入恢恢复复阶阶段段，电电容容C开开始始(kish)放电。恢复时间为放电。恢复时间为在在定定时时电电路路中中，为为调调整整tW，通通常常以以改改变变C作作为为粗粗调调，改改变变R作作为为细细调调。为为了了使使调调节节范范围围(fnwi)加加宽宽，可可在在定定时时电电路路与与G2之之间间 加加 射射 极极 跟跟 随随 器器，一一 般般RE应应 满满 足足64RE64。这这样样，R值值的的选选取取范范围围是是64R0.91k。第十四页，共六十二页。&G2G1Cv2RvO1vO2vIvIvO1vO2v21.4Vtw(a)积分(jfn)型单稳态触发器 及其工作波形0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1t2(b)(2)积分积分(jfn)型单稳态触发器型单稳态触发器0(a)0t1稳稳定定状状态态(zhungti)。输输入入vI为为低低电电平平，两两个个门门的的输输出出均均为为高高电电平平。电电容容C充电结束，触发器处于稳定状态。充电结束，触发器处于稳定状态。当当t=t1时时，vI上上跳跳变变，两两个个门门的的状状态态同同时改变，触发器翻转一次，进入暂稳态。时改变，触发器翻转一次，进入暂稳态。(b)t1t2暂暂稳稳定定状状态态。输输入入vI为为高高电电平平，vO1输输出出均均为为低低电电平平，电电容容C放放电电。当当t=t2时时，电电压压v2下下降降至至Vth，G2状状态态发发生生翻翻转转，vO2上上跳至高电平，触发器状态自动翻转一次。跳至高电平，触发器状态自动翻转一次。第十五页，共六十二页。&G2G1CRvOvI 宽脉冲输出电路&G3当当触触发发输输入入vI下下跳跳后后，电电容容C重重新新充充电电完完毕毕(wnb)后后，触触发发器器回回到到初初始始稳定状态。稳定状态。在在暂暂态态期期间间(qjin)，电电容容C放放电电未未达达到到阈阈值值电电压压Vth之之前前，vI不不能能由由高高电电平平下下跳跳，否否则则G2因因vI下下跳跳提提前前翻翻转转，达达不不到到由由RC电电路路控控制制定定时时的的目目的的。故要求故要求vI比输出比输出vO2脉冲宽。脉冲宽。如如果果要要求求在在输输入入窄窄的的触触发发脉脉冲冲时时能能够够得得到到较较宽宽的的输输出出(shch)脉脉冲冲，可采用可采用图图示电路。示电路。第十六页，共六十二页。CRvOvI 施密特触发器构成 的单稳态电路及其工作(gngzu)波形A1vItVTVTOvAOtvOtOVDD(a)(b)(3)施密特触发器构成施密特触发器构成(guchng)单稳态触发单稳态触发器器当当vI=0时时，输输出出(shch)vO=VOL=0V，这是稳定状态。这是稳定状态。当当vI的的正正脉脉冲冲加加到到输输入入端端时时，vA随随之之上上跳跳，只只要要上上跳跳的的幅幅值值大大于于VT+，则则输输出出vO=VDD。触触发发器器发发生生一一次次翻翻转转，进进入入暂暂稳态。稳态。随随着着电电容容C充充电电，vA电电位位指指数数下下降降，一一旦旦达达到到VT-，施施密密特特触触发发器器发发生生自自动动翻翻转转，vO=VOL=0V，返返回回至至稳稳态态。暂暂稳稳态态持持续续时间为时间为第十七页，共六十二页。单稳态触发器通用(tngyng)逻辑符号1非可重触发单稳 态触发器波形vItOvOtOtWtWA B CD 7.3.2 集成集成(j chn)单稳态触发器单稳态触发器集成单稳态触发器分为集成单稳态触发器分为非可重触发非可重触发(chf)和和可重触发可重触发两种类型。两种类型。非非可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，是是指指在在暂暂稳稳态态定定时时时时间间tW之之内内，若若有有新新的的触触发发脉脉冲输入，电路不会产生任何响应。冲输入，电路不会产生任何响应。只只有有在在电电路路返返回回到到稳稳态态后后，电电路路才才受受输输入脉冲信号作用。输出信号脉冲的宽度为入脉冲信号作用。输出信号脉冲的宽度为tW。输入脉冲输入脉冲暂稳态定时时间暂稳态定时时间第十八页，共六十二页。可重触发单稳 态触发器波形vItOvOtOtWABCtWtWt可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，是是指指在在暂暂稳稳态态定定时时(dn sh)时时间间tW之之内内，若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。右右图图中中，电电路路在在受受到到A输输入入脉脉冲冲触触发发(chf)后后，电电路路进进入入暂暂稳稳态态。在在暂暂稳稳态态tW期期间间，经经t(ttW)时时间间后后，又又受受到到B输输入入脉脉冲冲的的触触发发，电电路路的的暂暂稳稳态态时时间间又又将将从从受受B脉脉冲冲触触发发开开始始，因因此此输输出出信信号号的的脉脉冲冲宽宽度度将将为为t+tW。采采用用可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，只只要要在在输输出出的的暂暂稳稳态态持持续续期期tW结结束束前，再输入前，再输入(shr)触发脉冲，就可方便地产生持续时间很长的输出脉冲。触发脉冲，就可方便地产生持续时间很长的输出脉冲。第十九页，共六十二页。(1)TTL集成集成(j chn)单稳态触发器单稳态触发器TR+&G1&G2&G3G4&11G5G6C111G7G8G9RCextVCCRintRintRext/CextaTR-ATR-BQQ CT54121/74121单稳态触发器逻辑图输入输入(shr)控制电路控制电路输出缓冲输出缓冲(hunchng)电路电路微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器CT54121/74121非可重触发单稳态触发器非可重触发单稳态触发器第二十页，共六十二页。输入输入输出输出TR-ATR-BTR+QQ0101010100111011111100 CT53121/74121功能表稳稳态态暂暂稳稳态态功能表：功能表：第二十一页，共六十二页。OtTR-AtwOTR-BOTR+OQttttwtwt1t2t3t4t5t6 CT54121/74121工作(gngzu)波形1&1TR-ATR-BTR+CextRintRext/CextCXRIRX/CX CT54121/74121逻辑(lu j)符号工作工作(gngzu)波形：波形：逻辑符号：逻辑符号：第二十二页，共六十二页。1G12Q&1G1Q&G2&1G5G6G711G11G9TPTNG3G41G81G101G131G141G151G16VDDVDDvATR+TRR CC14528逻辑图CR(2)CMOS集成集成(j chn)单稳态触发器单稳态触发器CC14528可可重重触触发发(chf)单单稳稳态态触触发发(chf)器器三态门三态门输输出出(shch)缓缓冲冲电电路路输入控制电路输入控制电路第二十三页，共六十二页。输入输入输出输出RTR+TR-QQ0011010011110 CC14528功能表功能表：功能表：第二十四页，共六十二页。OtTR+twOTR-OvAOQttttwtwt1t2t3t4t5t6CC14528可重触发(chf)单稳态工作波形tt7工作工作(gngzu)波形：波形：第二十五页，共六十二页。单稳态触发器的特点单稳态触发器的特点(tdin)单稳态触发电路，它具有一个稳定状态，一个暂时稳定状态。从稳定单稳态触发电路，它具有一个稳定状态，一个暂时稳定状态。从稳定状态转换到暂时稳定状态需要外加脉冲信号触发，从暂稳定状态转换到稳状态转换到暂时稳定状态需要外加脉冲信号触发，从暂稳定状态转换到稳定状态是由电路自动完成的，暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数定状态是由电路自动完成的，暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数(cnsh)，与外加触发脉冲没有关系。，与外加触发脉冲没有关系。单稳态触发电路主要用于将宽度不符合要求的脉冲变换为符单稳态触发电路主要用于将宽度不符合要求的脉冲变换为符合要求的矩形脉冲。合要求的矩形脉冲。第二十六页，共六十二页。&G1CRd电容正反馈多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充充电电放放电电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)7.4多谐振荡器多谐振荡器多多谐谐振振荡荡器器是是一一种种自自激激振振荡荡器器，在在接接通通电电源源后后，不不需需要要外外加加触触发发(chf)信信号号，能能自自动动地地产产生生矩矩形形脉脉冲冲，优优于于矩矩形形波波形形中中含含有有丰丰富富的的高高次次谐谐波波，故故习习惯惯称称为为多多谐谐振振荡荡器器。它它是是常常用用的的矩矩形形脉脉冲冲产产生生电电路。路。电容电容(dinrng)正反馈多谐振荡器正反馈多谐振荡器(1)基本工作基本工作(gngzu)原理原理在在多多谐谐振振荡荡器器工工作作过过程程中中，主主要要依依靠靠电电容容C的的充充、放放电电，引引起起vd的的变变化化，若若vd达达到到TTL门门阈阈值值电电压压Vth，引引起起与与非非门门状态的翻转。状态的翻转。第二十七页，共六十二页。&G1CRd电容(dinrng)正反馈多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充充电电放放电电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)设设某某时时刻刻由由于于(yuy)电电容容C充充电电，使使vd上上升升至至vdVth时时，G1由由关关态态变变为为开开态态，使使输输出出va由由高高电电平平跳跳变变至至低低电电平平，G2由由开开态态变变为为关关态态，输输出出vb由由低低电电平平跳跳变变至至高高电电平平。由由于于电电容容C两两端端电电压压不不能能突突变变，使使vd也也随随vb的的上上跳跳而而上上跳跳，维维持持G1处处于于开开态，态，G2处于关态。处于关态。以以后后电电容容C放放电电，vd电电位位逐逐渐渐下下降降，在在vd下下降降至至Vth之之前前(zhqin)，这这段段时时间间称称为为暂态暂态，即图中，即图中t1t2期间的波形。期间的波形。第二十八页，共六十二页。CRdab0.3V3.6V(a)电容(dinrng)C充、放电等效电路RO+-RROC(b)+-R1VCCdab0.3V3.6V放电放电(fng din)充电充电(chng din)当当vd下下降降至至Vth时时，G1由由开开态态变变为为关关态态，va由由低低电电平平上上跳跳至至高高电电平平，G2由由关关态态变变为为开开态态，vb由由高高电电平平下下跳跳至至低低电电平平。电电路又一次自动翻转。路又一次自动翻转。当当G1处处于于关关态态，G2处处于于开开态态后后，电电容容C充充电电，vd电电位位逐逐渐渐上上升升，在在vd上上升升至至Vth之之前前，这这段段时时间间称称为为暂暂态态，如如图图中中t2t3期间的波形。期间的波形。当当vd上上升升至至Vth时时，G1由由关关态态变变为为开开态态，G2由由开开态态变变为为关关态态，进进入入暂暂态态。以以后后不不断断重重复复上上述述过过程程，从从而而形形成成周周期期振振荡荡，在输出端获得矩形波在输出端获得矩形波vb。第二十九页，共六十二页。(2)振荡周期的计算振荡周期的计算(j sun)(a)暂态暂态持续时间持续时间tW1的计算的计算其其中中(qzhng)：第三十页，共六十二页。其其中中(qzhng)：(b)暂暂态态持持续续时时间间tW2的的计计算算(j(j sun)sun)第三十一页，共六十二页。(c)振荡周期振荡周期带带有有RC定定时时(dn sh)电电路路的环形振荡器的环形振荡器&G2CR带RC电路的环形多谐振荡器及工作原理&G3vOt1t2t3tw2(a)(b)&G1RSv3v2v1OvOtOv1tOv2tOv3tVmVmVtht4tw1基基本本工工作作原原理理(yunl)是是利利用用电电容容C的的充充、放放电电过过程程，控控制制电电压压v3，从而控制，从而控制与非与非门的自动开闭。门的自动开闭。(1)t1t2暂稳态暂稳态设设tt2时时，与与t CC31V CC31V CC32V 1CC32V CC3V LL通通H通通LH止止HH保持保持保持保持一、一、555555定时器的组成定时器的组成(z chn)(z chn)101101第四十一页，共六十二页。五、五、555555的应用的应用(yngyng)(yngyng)-+1C-+2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机微电机555uoS1:起动起动(q dn)按钮按钮工作工作(gngzu)原理原理1.仅按下仅按下S1，则则 uo=1，电机转动电机转动；即使；即使放开放开 S1，uo 保持为保持为1,电电机继续转动机继续转动；2.仅按下仅按下S2，则则 uo=0，电机停止转动电机停止转动；即使；即使放开放开 S2，uo 保持为保持为0,电机仍然不会转动电机仍然不会转动。S2:起动按钮起动按钮第四十二页，共六十二页。7.5.2 555定时器构成定时器构成(guchng)的的施密特触发施密特触发器器VCCRC1 12 23 34 45 56 67 78 8555555VCC2uouDuI一、电路一、电路(dinl)结结构构二、工作二、工作(gngzu)原理原理三、工作波形三、工作波形1.uI:0 U+uo=UOH；TD截截 止止；uD=VCC2 2.uI:U+U-uo=UOL；TD导通导通；uD=UOLU+U-OuItUOHUOLOuOtVCC2UOLOuDtU-=1/3VCC U+=2/3VCC第四十三页，共六十二页。四、电压传输四、电压传输(chun sh)特性特性 （滞回特性）（滞回特性）三、工作三、工作(gngzu)波形波形U+U-OuItUOHUOLOuOtVCC2UOLOuDtU+U-OuIuO五、静态五、静态(jngti)参数参数U-=1/3VCC；U+=2/3VCC；U=UT+-UT-=1/3VCC 若外加参若外加参考电压，又怎么样？考电压，又怎么样？第四十四页，共六十二页。六、施密特触发器应用六、施密特触发器应用(yngyng)ttUOHUOLOuOU+U-OuIttUOHUOLOuOU+U-OuI例例1例例2第四十五页，共六十二页。例例3第四十六页，共六十二页。例例4第四十七页，共六十二页。一、电路一、电路(dinl)结构结构VCCRCC123456785555（1）当当vi=1时，电路工作在稳定时，电路工作在稳定(wndng)状态，即状态，即vO=0，vC=0。（2）当）当vi下降沿到达时，下降沿到达时，vO由由0跳变为跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。，电路由稳态转入暂稳态。-+1C-+2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD（3）当）当vC=2/3VCC时，时，vO由由1跳变跳变0，TD由截止由截止(jizh)转为导通，转为导通，C经经T迅迅 速放电，电压速放电，电压vC迅速降至迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。，电路由暂稳态重新转入稳态。二、工作原理二、工作原理7.5.3 555定时器构成的定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器第四十八页，共六十二页。一、电路一、电路(dinl)结构结构VCCRCC123456785555（1）当当vi=1时，电路工作在稳定状态，即时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（2）当）当vi下降下降(xijing)沿到达时，沿到达时，vO由由0跳变为跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。，电路由稳态转入暂稳态。（3）当）当vC=2/3VCC时，时，vO由由1跳变跳变0，TD由截止转为导通，由截止转为导通，C经经T迅迅 速放电，电压速放电，电压(diny)vC迅速降至迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。，电路由暂稳态重新转入稳态。二、工作原理二、工作原理三、工作波形三、工作波形vI0tvC0tvO0tTW2/3VCC第四十九页，共六十二页。（4）充电）充电(chng din)时间计算时间计算 uC(0)=0V、uC()=VCC、=RC，当当t=tw时，时，uC(tw)=2 VCC/3代入三要素公式，可求得：代入三要素公式，可求得：三、工作三、工作(gngzu)波形波形vI0tvC0tvO0tTW2/3VCC一、电路一、电路(dinl)结构结构VCCRCC123456785555二、工作原理二、工作原理第五十页，共六十二页。四、注意事项四、注意事项1.触发脉冲必须触发脉冲必须(bx)是是窄脉冲窄脉冲，要比暂稳态的时间，要比暂稳态的时间tw还要短。还要短。2.如果在暂稳态持续时间内加入新的触发脉冲，如果在暂稳态持续时间内加入新的触发脉冲，则新的触发脉则新的触发脉冲不起作用，该电路为冲不起作用，该电路为不可不可(bk)重复触发重复触发的单稳态触发器。的单稳态触发器。第五十一页，共六十二页。五、单稳态触发器应用五、单稳态触发器应用(yngyng)例例1 1：简易：简易(jiny)(jiny)曝光定时器曝光定时器当按下当按下AN电容电容(dinrng)放放电电555置位置位J吸合吸合电灯电灯HL亮亮电容充电到电容充电到2/3VDD555复位复位J释放释放电灯电灯HL熄熄第五十二页，共六十二页。7.5.4 555555定时器构成定时器构成(guchng)(guchng)的多谐振荡器的多谐振荡器VCCuo oRRCC121 12 23 34 45 56 67 78 85555555 5一、电路一、电路(dinl)结结构构二、工作原理二、工作原理(yunl)(设起始设起始u uc c=0)=0)uo=UOH；TD截截 止止；uc ；1=C(R1+R2)暂稳态暂稳态uc ；uo=UOL；TD导通导通；2=CR2uc=2/3Vcc；UOH UOL;TD:截止截止 导通导通；翻转；翻转uc=1/3Vcc；UOL UOH;TD:导通导通截止；翻转截止；翻转暂稳态暂稳态-+1C-+2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD0110 1第五十三页，共六十二页。VCCuo oRRCC121 12 23 34 45 56 67 78 85555555 5一、电路一、电路(dinl)结结构构三、工作三、工作(gngzu)波形波形0tuouC0tVCC/32VCC/3tw1tw2tw1二、工作原理二、工作原理(yunl)(设起始设起始u uc c=0)=0)uo=UOH；TD截截 止止；uc ；1=C(R1+R2)暂稳态暂稳态uc ；uo=UOL；TD导通导通；2=CR2uc=2/3Vcc；UOH UOL;TD:截止截止 导通导通；翻转；翻转uc=1/3Vcc；UOL UOH;TD:导通导通截止；翻转截止；翻转暂稳态暂稳态第五十四页，共六十二页。四、四、f 和和q 的近似的近似(jn s)估估算算 充电充电(chng din)(tw1)：uC(0)=VCC/3、uC()=VCC、1=(R1+R2)C、当当 t=tw1时，时，uC(tw1)=2 VCC/3 放电放电(fng din)(tw2)：uC(0)=2VCC/3、uC()=0、2=R2C、当当 t=tw2时，时，uC(tw2)=VCC/3 tw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2C三、工作波形三、工作波形0tuouC0tVCC/32VCC/3tw1tw2tw1第五十五页，共六十二页。下下图图为为占占空空比比可可调调的的多多谐谐振振荡荡器器，该该电电路路因因加加入入了了二二极极管管，使使电电容容器器的的充充电电和和放放电电回回路路不不同同，可可以以(ky)(ky)调调节节电电位位器器使使充充、放放电电时时间常数相同。如果间常数相同。如果R1=R2，调节电位器可以获得，调节电位器可以获得50%50%的占空比。的占空比。五、占空比可调的多谐振荡器五、占空比可调的多谐振荡器VCCuo oC1 12 23 34 45 56 67 78 85555551 1R1R2 C1D2D充电充电(chng din)D1导通，导通，D2截至：截至：放电放电(fng din)D2导通，导通，D1截至：截至：第五十六页，共六十二页。六、多谐振六、多谐振(xizhn)振荡器的应用振荡器的应用例例1 1：简易电子琴就是通过改变：简易电子琴就是通过改变R2 R2 的阻值来改变输出方波的周的阻值来改变输出方波的周期期,使外接的喇叭使外接的喇叭(l b)(l b)发出不同的音调发出不同的音调 。48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图第五十七页，共六十二页。例例2 2：简易防盗：简易防盗(fn do)(fn do)报警电报警电路路DDVDRDISCRvSvCOVGNDQ6V+5551236748F01.05W W.1k5W W00k1F01.0W W8+W W0k5ababab处连接处连接(linji)(linji)：清零端有效，输出为低电平，喇叭不响；：清零端有效，输出为低电平，喇叭不响；ab处断开：清零端无效，输出一定频率的信号，驱动喇叭。处断开：清零端无效，输出一定频率的信号，驱动喇叭。第五十八页，共六十二页。例例3 3：双音门铃双音门铃(mn ln)1vI18 81 12R5550.011 15 5CRRD4 42 27 7VI26 6vCC3k3k0.1R4 44.7k3C47CDD1 122CP3 3R3.9kCCV(+6V)C2473 38PAN门铃按下：门铃按下：D1导通，导通，R1R2C组成充放电回路，组成充放电回路，产生产生(chnshng)频率频率f1。同时同时P点电压通点电压通过过C3充电为充电为6V。门铃松开：门铃松开：C3放电，在放电，在C3电压未放电到低电平期间电压未放电到低电平期间(qjin)，R1R2R3C组成充放电回路，产生频率组成充放电回路，产生频率f2。C3电压放电到低电平音乐停止。电压放电到低电平音乐停止。第五十九页，共六十二页。七、多谐振七、多谐振(xizhn)振荡器总结振荡器总结1.多谐振荡器为脉冲产生电路，没有多谐振荡器为脉冲产生电路，没有(mi yu)输入信号，通过电输入信号，通过电 容容C两端电压的两端电压的改变来控制输出。改变来控制输出。2.可以通过改变外接电阻的大小来改变多谐振荡器的频可以通过改变外接电阻的大小来改变多谐振荡器的频 率和占空比，从而得到率和占空比，从而得到(d do)不同频率的脉冲信号；不同频率的脉冲信号；第六十页，共六十二页。作作 业业P212 8-1 8-2 8-3 8-5第六十一页，共六十二页。内容(nirng)总结第7章 脉冲波形的产生与整形。3.掌握多谐振荡器的振荡频率与定时元件R、C取值的关系。vO。图中TP4、TP5及TN4、TN5构成两个首尾相连的反相器，用来改善输出波形(整形)。集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：。将输入的正弦波、三角(snjio)波、锯齿波等变换成矩形波输出。当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。输入vI为低电平，两个门的输出均为高电平第六十二页，共六十二页。