数字电子技术第六章 脉冲产生与整形电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 脉冲产生与整形电路,第六章 概述,一、矩形脉冲的基本特性,1.,矩形脉冲的二值性,矩形脉冲,二进制数字信号,高、低电平,1、0,2.,矩形脉冲的特性参数,T,T,脉冲周期,U,m,U,m,脉冲幅度,0.5,U,m,t,W,t,W,脉冲宽度,0,.1,U,m,0,.9,U,m,t,r,t,r,上升时间,t,f,t,f,下降时间,3.,获得脉冲的方法：,1,）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。,由,多谐振荡器,来实现,555,定时器,是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。,2将已有波形,（,正弦波、锯齿波,等,）,整形为矩形脉冲。,由,施密特触发器,和,单稳态触发器,来实现,二、,555,定时器,1.,电路组成,分压器,比较器,RS,触发器,输出,缓冲,晶体管,开关,+,V,CC,u,O,T,D,5,k,5,k,5,k,8,3,1,6,5,7,2,4,&,&,1,u,D,控制电压输入端,CO,高触发端,TH,电源端,直接置,0,端,输出端,放电端,DIS,低触发端,TR,接地端,GND,2.,基本功能,+,V,CC,u,O,T,D,5,k,5,k,5,k,8,3,1,6,5,7,2,4,&,&,1,u,D,CO,TH,TR,0,U,OL,饱和导通,2,V,CC/3,1,1,1,U,OL,V,CC,/3,饱和导通,V,CC,/3,不变,不变,2,V,CC,/3,1/3,V,CC,),。,当,u,C,2/3,V,CC,时，满足,TR,=,u,I,1/3,V,CC,，,TH,=,u,I,2/3,V,CC,因此,u,O,为低电平，,V,导通，电容,C,经放电管,V,迅速放电完毕，,u,C,0 V,。,这时,TR,=,U,IH,1/3,V,CC,，,TH,=,u,C,0,2/3,V,CC,，,u,O,保持低电平不变。因此，,稳态时,u,C,0 V,，,u,O,为,低电平。,充电,工作原理,导通,放电,V,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,0V,U,OL,U,IH,2.,触发进入暂稳态,二、,工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,当输入,u,I,由,高电平跃变为低电平,(,应,1/3,V,CC,),时，使,TR,=,U,IL,1/3,V,CC,而,TH,=,u,C,0 V 2/3,V,CC,，,因此,u,O,跃,变为高电平，进入暂稳态,，这时放电管,V,截止，,V,CC,又经,R,向,C,充电，,u,C,上升,。,U,IL,U,OH,充电,3.,自动返回稳定状态,(,二,),工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,2.,触发进入暂稳态,U,IH,U,OL,TH,2/3,V,CC,放电,V,当输入,u,I,由,高电平跃变为低电平,(,应,1/3,V,CC,),时，使,TR,=,U,IL,1/3,V,CC,而,TH,=,u,C,0 V 1/3,V,CC,),，因此,u,O,重新跃变为低电平。,同时，放电管导通，,C,经,V,迅速放电,u,C,0 V,，,放电完毕后，电路返回稳态。,该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽,t,WI,小于输出脉宽,t,WO,。,例,用上述单稳态电路输出定时时间为,1 s,的,正脉冲，,R,=27 k,，试确定定时元件,C,的取值。,(,二,),工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,输出脉冲宽度,t,W,即,为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件,R,、,C,。,解：,因为,t,WO,1.1,RC,故,可取标称值,33,F,。,估算公式,t,WO,1.1,RC,6.2.3,单稳态触发器应用举例,一、延时与定时,1.,延时,1,u,I,u,O,&,u,O,u,F,u,I,u,O,t,W,2.,定时选通,u,F,u,O,二、整形,u,I,u,O,6.2.3,单稳态触发器应用举例,走廊定时灯,6.3,多谐振荡器,Astable,Multivibrator,6.3.1 555,定时器构成的多谐振荡器,+,V,CC,u,O,8,3,1,6,5,7,2,4,&,&,1,T,D,R,1,R,2,C,u,C,u,C,t,U,OH,u,O,t,U,OL,一、电路组成和工作原理,6,2,7,8,4,1,5,3,555,R,1,C,1,+,R,2,C,2,+,V,CC,二、振荡频率的估算和占空比可调电路,6,2,7,8,4,1,5,3,555,R,1,C,+,R,2,C,2,+,V,CC,(1),C,充电时间,t,w1,u,C,（,0,V,CC,/,3,u,C,（,）,=,V,CC,充电时间常数,1,=（,R,1,+,R,2,）,C,(2),C,放电时间,t,w2,放电时间常数,2,=,R,2,C,1.,振荡频率的估算,u,C,（,0,）,=2,V,CC,/,3,u,C,（,）,=,0,(3),振荡频率,f,u,C,t,U,OH,u,O,t,U,OL,t,w1,t,w2,T,t,w1,=0.7,(,R,1,+,R,2,),C,t,w,2,=0.7,R,2,C,T,=0.7（,R,1,+2,R,2,）,C,振荡周期：,振荡频率：,占空比：,2.,占空比可调电路,6,2,7,8,4,1,5,3,555,R,1,C,+,R2,C,2,+,V,CC,D,1,D,2,u,O,t,w1,=0.7,R,1,C,t,w,2,=0.7,R,2,C,频率,固定,模拟声响电路,u,O2,u,o1,u,o2,6.1.3,多谐振荡器应用举例,10,F,2,6,7,8,4,1,5,3,NE555,IC,IC,R,1,C,1,B,2,1,+,+,2,6,7,8,4,1,5,3,NE555,10k,100k,10k,150k,10k,8,R,2,R,3,R,4,R,5,C,2,C,3,C,5,+5V,0.01,F,0.01,F,100,F,u,O1,C,4,0.01,F,+,第六章,小 结,一、,555,定时器,是一种多用途的集成电路只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如,施密特触发器,、,单稳态触发器,和,多谐振荡器,等。,555,1,2,3,4,8,7,6,5,双极型,(TTL),电源,:,4.5,16 V,单极型,(CMOS),电源,:,3,18 V,带负载能力强,二、施密特触发器,是一种,脉冲整形电路,，虽然不能自动产生矩形脉冲，却可将输入的周期性信号整形成所要求的同周期,的矩形脉冲输出，还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。,6,2,7,8,4,1,5,3,555,+,V,CC,u,O2,u,I,U,CO,u,O1,+,V,DD,R,施密特触发器,有两个稳定状态，有两个不同的触发电平，因此具有,回差特性,。它的两个稳定状态是靠两个不同的电平来维持的，输出脉冲的宽度由输入信号的波形决定。此外，调节回差电压的大小，也可改变输出脉冲的宽度。,外接电压调节回差,施密特触发器,可由,555,定时器构成，也可用专门的集成电路实现。,三、单稳态触发器,也属于,脉冲整形电路,，可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲,的定时、整形、展宽（延时）等。,6,2,7,8,4,1,5,3,555,R,C,+,C,1,+,V,CC,u,O,0.01,F,u,I,单稳态触发器,有一个稳定,状态和一个暂稳态。其输出脉,冲的宽度只取决于电路本身,R,、,C,定时元件的数值与输入信,号无关。输入信号只起到触发,电路进入暂稳态的作用。,改变,R,、,C,定时元件的数,值可调节输出脉冲的宽度。,单稳态触发器,可由,555,定时器构成，也可用集成的单稳态触发器实现。,6,2,7,8,4,1,5,3,555,R,1,C,+,R,2,C,1,+,V,CC,u,O,四、多谐振荡器,是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。,多谐振荡器,没有稳定状态，,只有两个暂稳态。暂稳态间的相,互转换完全靠电路本身电容的充,电和放电自动完成。,改变,R,、,C,定时元件数值的,大小，可调节振荡频率。,在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用,石英晶体振荡器,。,