（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第12章课件.ppt

（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第12章ppt课件第第12章章 脉冲波形的产生与变换脉冲波形的产生与变换 12.2 集成集成555定时器定时器12.1 概述概述12.3 施密特触发器施密特触发器12.4 单稳态触发器单稳态触发器12.5 多谐振荡器多谐振荡器1.了解了解555电路的基本功能。电路的基本功能。2.理理解解多多谐谐振振荡荡器器、单单稳稳态态电电路路和和施施密密特特触发器的电路结构。触发器的电路结构。3.能能够够运运用用555电电路路设设计计多多谐谐振振荡荡器器、单单稳稳态电路和施密特触发器。态电路和施密特触发器。学习目标1常见脉冲波形常见脉冲波形:2常用的脉冲参数常用的脉冲参数:12.1 概述概述 图图12-1 几种常见的脉冲信号波形几种常见的脉冲信号波形图图12-2 描述矩形脉冲特性的主要参数描述矩形脉冲特性的主要参数电路符号电路符号1 12 26 65 58 84 43 37 7Ov,THvCVCCvO555555DR电源电源复位，低电平有效复位，低电平有效高电平触发端高电平触发端电压控制端电压控制端低电平触发端低电平触发端放电端放电端CC&1RSG5k5k5k12VRTHvCCD(2)(6)(5)(8)(4)(3)O(7)vT,(1)CO12.2 集成集成555定时器定时器 一、一、555定时器的电路结构定时器的电路结构图图12-3 555定时器的电气原理图和电路符号定时器的电气原理图和电路符号表表12-1 555定时器的功能表定时器的功能表 想想一一想想：555电电路路的的主主要要功功能能是是什什么么，与与基基本本RS触触发器器比比较有有什什么么特点？特点？12.3 施密特触发器施密特触发器施施密密特特触触发发器器具具有有回回差差电电压压特特性性，能能将将边边沿沿变变化化缓缓慢慢的的电电压压波波形形整整形形为为边边沿沿陡峭的矩形脉冲。陡峭的矩形脉冲。12.3.1 用用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器1.电路路结构和工作原理构和工作原理1/3VCC2/3VCC1 12 26 65 5VCCRDO5555553 3Ov7 7vTRIC8 84 412IvCCVVCC2Rv图图12-4 555构成的施密特触发器构成的施密特触发器2.电压滞回特性和主要参数电压滞回特性和主要参数 （2）主要静）主要静态参数参数 （a）上限）上限阈值电压VT+vI上上升升过程程中中，输出出电压vO由由高高电平平VOH跳跳变到到低低电平平VOL时，所所 对 应 的的 输 入入 电 压 值。VT+=2/3VCC。（b）下限）下限阈值电压VT vI下下降降过程程中中，vO由由低低电平平VOL跳跳变到到高高电平平VOH时，所所对应的的输入入电压值。VT=1/3VCC。（3）回差）回差电压VT VT=VT+VT=1/3VCC（1）电压滞回特性）电压滞回特性1/3VCCVoVi0传输特性传输特性VOHVOL2/3VCCVT电路符号电路符号图图12-5 施密特触发器的电路符号和电压传输特性施密特触发器的电路符号和电压传输特性12.3.2 施密特触施密特触发器的器的应用用举例例1.整形电路整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。输入输入输出输出VT+VT-图图12-6 施密特触发器实现电平转换施密特触发器实现电平转换 2.用于脉冲用于脉冲鉴幅幅图图12-7 用施密特触发器鉴别脉冲幅度用施密特触发器鉴别脉冲幅度 12.4 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器单稳态触发器有一个有一个稳态和一个和一个暂稳态；在外来触；在外来触发脉冲作用下，能脉冲作用下，能够由由稳态翻翻转到到暂稳态；暂稳状状态维持持一段一段时间后，自后，自动返回到返回到稳态。12.4.1 采用采用555定时器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器1.电路结构和工作原理电路结构和工作原理2 26 6VCCRDO5555553 3TH8 84 4v7 7VCCC1 15 5vCvIRC0.011F图图12-8 555构成单稳态触发器构成单稳态触发器（2）暂稳态）暂稳态（1）稳态）稳态2.主要参数估算主要参数估算(1)输出脉冲出脉冲宽度度Tw（用三要素法用三要素法计算）算）（2）恢复时间）恢复时间tre tre=（35）2TTW想一想：想一想：（1）单稳态电路的工作路的工作过程和生活中接触到的程和生活中接触到的图12-9所所示的不倒翁的工作原理是否有相通之示的不倒翁的工作原理是否有相通之处？（2）自动楼梯灯在有人上楼梯时自动点亮，过一段时间后）自动楼梯灯在有人上楼梯时自动点亮，过一段时间后自动关闭。这是不是单稳态控制的电路，若是触发信号是自动关闭。这是不是单稳态控制的电路，若是触发信号是什么？什么？图图12-9 不倒翁受外力后最终回到稳定状态不倒翁受外力后最终回到稳定状态12.4.2 单稳态触触发器的器的应用用1.延延时与定与定时（1）延时）延时在图在图12-10中，中，v/O的下降沿比的下降沿比vI的下降沿滞后了时间的下降沿滞后了时间tW。（2）定时）定时当当v/O=1时，与门打开，时，与门打开，vO=vF。当。当v/O=0时，与门关闭，时，与门关闭，vO为低电平。为低电平。与门打开的时间是单稳输出脉冲与门打开的时间是单稳输出脉冲v/O的宽度的宽度tW。2.整形整形 单稳态触触发器器能能够把把不不规则的的输入入信信号号vI，整整形形成成为幅幅度度和和宽度度都都相相同同的的标准准矩矩形形脉脉冲冲vO。vO的的幅幅度度取取决决于于单稳态电路路输出的高、低出的高、低电平，平，宽度度tW决定于决定于暂稳态时间。图图12-10 单稳态触发器用于波形的整形单稳态触发器用于波形的整形3.触摸、声控双功能延时灯电路触摸、声控双功能延时灯电路555和和T1、R3、R2、C4组成成单稳定定时电路，定路，定时（即灯亮）（即灯亮）时间约为1分分钟。当。当击掌声掌声传至至压电陶瓷片陶瓷片时，HTD将声音信号将声音信号转换成成电信号，信号，经T2、T1放大，放大，触触发555，使，使555输出高出高电平，触平，触发导通晶通晶闸管管SCR，电灯亮；灯亮；同同样，若触摸金属片，若触摸金属片A时，人体感，人体感应电信号信号经R4、R5加至加至T1基极，也能使基极，也能使T1导通，触通，触发555，达到上述效果。，达到上述效果。图图12-11 触摸、声控双功能延时灯电路触摸、声控双功能延时灯电路0vctvo0t12.5 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器用来产生矩形波的电路。用来产生矩形波的电路。1电路组成及工作原理电路组成及工作原理26VCCRDO5555553TH84v7RRVCC12C150.01FC1vCP2/3VCC1/3VCC图图12-12 555构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器 利利用用二二极极管管的的单向向导电性性，把把电容容C充充电和和放放电回回路路隔隔离离开，再加上一个开，再加上一个电位器，便可构成占空比可位器，便可构成占空比可调的多的多谐振振荡器。器。可计算得：可计算得：T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：占空比：2 26 6VCCRDO5555553 3TH8 84 4v7 7VCCC1 15 50.01FC1vCDD121 1R2R图图12-13 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器2.多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例:步进脉冲产生电路步进脉冲产生电路（a）原理图）原理图 （b）实物图）实物图图图12-14 步进脉冲产生电路步进脉冲产生电路本章回顾本章回顾 本本章章学学习习的的重重点点是是双双稳稳态态电电路路、单单稳稳态态电电路路、多多谐谐振振荡荡器器和和施施密密特特电电路路的的特特点点。重重点点介介绍绍了了555定定时时器器的的应应用用。本本章章的的难难点点是是对对多多谐谐振振荡荡器器的的工工作作原原理理、施施密密特特触触发发器器的的回回差差特特性性的的理理解解以以及及对对常常用用脉脉冲冲电电路路输出波形的分析。输出波形的分析。施密特触发器和单稳态触发器是最常用的两种脉施密特触发器和单稳态触发器是最常用的两种脉冲整形电路。其输出脉冲的宽度由输入信号决定。它冲整形电路。其输出脉冲的宽度由输入信号决定。它的输出波形的边沿陡峭。单稳态触发器输出信号主要的输出波形的边沿陡峭。单稳态触发器输出信号主要参数是脉宽，与输入信号无关。输出信号只起触发作参数是脉宽，与输入信号无关。输出信号只起触发作用。因此，单稳态触发器可用于产生固定宽度的脉冲用。因此，单稳态触发器可用于产生固定宽度的脉冲信号。信号。多多谐谐振振荡荡器器是是一一种种常常用用的的自自激激脉脉冲冲振振荡荡电电路路。它它没没有有稳稳态态，只只有有两两个个暂暂稳稳态态。无无需需外外加加输输入入信信号号，只只要要接接通通电电源源，就就能能自自动动产产生生矩矩形形脉脉冲冲。其其主主要要参参数数是是重重复周期。它主要用于脉冲信号源和电子自动开关等。复周期。它主要用于脉冲信号源和电子自动开关等。555定时器应用广泛，使用方便，除了构成单稳、多定时器应用广泛，使用方便，除了构成单稳、多谐和施密特电路外，还可以接成其它各种应用电路。谐和施密特电路外，还可以接成其它各种应用电路。使用时应注意的是使用时应注意的是CMOS、555/556型在绝大多数场合型在绝大多数场合可直接代替双极型可直接代替双极型555/556型使用，且多数参数得以改型使用，且多数参数得以改善。但善。但CMOS型的驱动电流较双极型的要小，替换时型的驱动电流较双极型的要小，替换时必须注意查阅有关器件手册。必须注意查阅有关器件手册。实验实验 时基电路时基电路 一、实验目的一、实验目的 1.掌掌握握555时时基基电电路路的的结结构构和和工工作作原原理理，学学会会对对此此芯片的正确使用。芯片的正确使用。2.学会分析和测试用学会分析和测试用555时基电路构成的多谐振荡时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等三种典型电路。器、单稳态触发器、施密特触发器等三种典型电路。二、实验仪器及材料二、实验仪器及材料1.双踪示波器双踪示波器2.数字电路实验箱数字电路实验箱3.器件器件:NE556，（或或LM556，5G556等等）双双时时基基电电路路 1片片 二极管二极管1N4148 2 只只电位器电位器 22K、1K 2 只只电阻、电容电阻、电容 若干若干扬声器扬声器 一只一只KD-9300系列音乐集成块系列音乐集成块 一块一块小型无锁按键开关小型无锁按键开关9013型硅型硅NPN三极管，要求三极管，要求100。三、实验内容三、实验内容 1用用555和报警音乐芯片和报警音乐芯片9561构成的振动报警器构成的振动报警器（a）原理图）原理图（b）实物图）实物图图图 12-18 振动报警器振动报警器（2）用）用555电路构成音乐传花游戏机电路。电路构成音乐传花游戏机电路。图图12-19 音乐传花游戏机电路音乐传花游戏机电路555电电路路的的脚脚先先不不与与音音乐乐集集成成块块的的VDD相相连连，接通电源。观察接通电源。观察LED是否发光。是否发光。按按一一下下SB按按键键，随随即即放放开开，观观察察发发光光二二极极管管LED的的发发光光现现象象。若若电电路路装装焊焊正正常常，则则当当按按下下SB按按键键时时，LED将将会会发发光光，经经一一段段时时间间后后，自自动动熄熄灭。否则，检查电路是否存在安装焊接的错误。灭。否则，检查电路是否存在安装焊接的错误。长长时时间间按按压压SB不不放放，观观察察LED的的发发光光现现象象，想想想想原原因因。断断开开电电源源，把把555电电路路的的脚脚与与音音乐乐集集成块的成块的VDD相连。相连。接通电源，按一下接通电源，按一下SB按键，正常应见到按键，正常应见到LED发发光，同时，嗽叭发出音乐声，经一段时间后，光，同时，嗽叭发出音乐声，经一段时间后，LED不再发光，喇叭不再发声不再发光，喇叭不再发声.调节调节RP的位置，的位置，观察发光二极管发光和喇叭发声的现象有何变化，观察发光二极管发光和喇叭发声的现象有何变化，想想原因。想想原因。四、实验报告四、实验报告 1.记录实验现象。记录实验现象。2.简要分析实验电路原理。简要分析实验电路原理。3.计计算算振振动动报报警警器器输输出出报报警警信信号号的的频频率率，计计算算音音乐传花游戏机电路最长的定时时间。乐传花游戏机电路最长的定时时间。4在在音音乐乐传传花花游游戏戏机机中中长长时时间间按按压压SB按按键键开开关关不放，会出现什么情况？为什么？不放，会出现什么情况？为什么？五、想一想、做一做五、想一想、做一做（1）触摸自熄电路触摸自熄电路 在普通台灯上增加少量电子元件，可使台灯具在普通台灯上增加少量电子元件，可使台灯具有触摸自熄功能。使用时，只要用手摸一下台灯上有触摸自熄功能。使用时，只要用手摸一下台灯上的金属装饰件，台灯就能自动点燃，几分钟后，它的金属装饰件，台灯就能自动点燃，几分钟后，它又自动熄灭。又自动熄灭。（2）简易电子琴电路简易电子琴电路 用用555电路设计一个简易电子琴电路，当按压电路设计一个简易电子琴电路，当按压不同键时，会对应产生不同键时，会对应产生“1，2，3，4，5，6，7”的音调。的音调。