第16章脉冲波形的产生与整形PPT讲稿.ppt

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1、第16章脉冲波形的产生与整形第1页，共46页，编辑于2022年，星期日第第16章章 脉冲波形的产生与整形脉冲波形的产生与整形16.1 由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 16.1.1由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器 16.1.2由门电路构成的单稳态触发器由门电路构成的单稳态触发器16.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123 16.2.1集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123的功能的功能 16.2.2集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123的应用举例的应用举例16.3集成定时器集成定时器555 16.3.1 55

2、5定时器的工作原理定时器的工作原理 16.3.2 555定时器的应用定时器的应用 第2页，共46页，编辑于2022年，星期日 16.1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 一、由奇数个非门组成的多谐振荡器一、由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）:111u1u2u30tu3缺点缺点:因门电路传输延迟时间很短（因门电路传输延迟时间很短（10nS10nS左右），所以振左右），所以振荡频

3、率太高荡频率太高,并且不可调整。并且不可调整。16.1.1由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器第3页，共46页，编辑于2022年，星期日二、带二、带RCRC延时电路的多谐振荡器延时电路的多谐振荡器111u1u2u3CARRSG1G2G3时间常数时间常数 RC RC门电路传输延迟时间门电路传输延迟时间u u3 3 周期：周期：T 2.2 RCR RS S：限流电阻，几百：限流电阻，几百 输出输出第4页，共46页，编辑于2022年，星期日0tu30tu20tu10tuAUT假设：开始时假设：开始时u u3 3=0=0当当u uA AUUT T时，时，u u3 3不反转不反转u1CR1u

4、2=0.3VA111u1u2u3CARRSG1G2G3带带RC延时电路的环行振荡器分析延时电路的环行振荡器分析第5页，共46页，编辑于2022年，星期日0tu30tu20tu10tuAUT当当u uA A=U=UT T时，时，u u3 3反转，反转，u u1 1、u u2 2也同时反转也同时反转111u1u2u3CARRSG1G2G3第6页，共46页，编辑于2022年，星期日0tu30tu20tu10tuAUT 由于电容电压不能由于电容电压不能 突变突变,当当u u1 1 发生下跳时发生下跳时,u,uA A有有一突变。一突变。111u1u2u3CARRSG1G2G3第7页，共46页，编辑于20

5、22年，星期日0tu30tu20tu10tuAUT111u1u2u3CARRSG1G2G3u u2 2uu1 1，电容反向充电，电容反向充电,u uA A上升。上升。第8页，共46页，编辑于2022年，星期日0tu30tu20tu10tuAUT当当uA=UT 时，时，u3、u1、u2反转反转111u1u2u3CARRSG1G2G3第9页，共46页，编辑于2022年，星期日0tu30tu20tu10tuAUTU由于由于u u1 1上跳，电容电压不能上跳，电容电压不能突变，所以突变，所以u uA A上跳，然后上跳，然后u uA A下降下降，进入下一个周期。，进入下一个周期。111u1u2u3CAR

6、RSG1G2G3第10页，共46页，编辑于2022年，星期日T0tu30tu20tu10tuAUTU可以推导，输出信号的周期可以推导，输出信号的周期近似为近似为:T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G3第11页，共46页，编辑于2022年，星期日三、三、RCRC耦合式振荡器耦合式振荡器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA当当R R1 1=R=R2 2=R ,C=R ,C1 1=C=C2 2=C=C时时 输出信号的周期近似为输出信号的周期近似为:T 1.4 RC第12页，共46页，编辑于2022年，星期日四、石英晶体振荡器四、石英晶体振荡器输出方波输出方波u uO O的频率

7、的频率=石英晶体的固有谐振频率石英晶体的固有谐振频率石英晶体等效电路石英晶体等效电路石英晶体石英晶体11R1R2CuoAR1=R2=1k C=0.1 F优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源第13页，共46页，编辑于2022年，星期日单稳态触发器单稳态触发器:输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态,另一个另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态

8、稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态16.1.2 由门电路构成的由门电路构成的单稳态触发器单稳态触发器由外部触发后，由稳由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态定状态变为暂稳态经延时电路延时后，经延时电路延时后，又自动返回稳定状态又自动返回稳定状态第14页，共46页，编辑于2022年，星期日一、由门电路构成的积分型单稳态触发器一、由门电路构成的积分型单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0tt1当当u ui i=0=0时时u1u2RC1&uiAu ui i：外部触发脉冲：外部触发脉冲当当u ui i上跳时，上跳时，u u1 1下跳下跳因因u uA A不能突变，所以不能突变，所以u u2 2下跳下跳第15页

9、，共46页，编辑于2022年，星期日0tuiu1uAu20t0t0tt1u u1 1下跳后，下跳后，C C放电，放电，u uA A下降下降UTTWTW=1.1RCu1u2RC1&uiA当当u uA A=U=UT T时，时，u u2 2上跳，输出一上跳，输出一个宽度为个宽度为T TW W的负脉冲的负脉冲当当u ui i下跳时，下跳时，u u1 1上跳，上跳，C C再充电，再充电，u uA A上升为高电平。上升为高电平。第16页，共46页，编辑于2022年，星期日uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺点：缺点：若若C C的放电太慢，在的放电太慢，在 t t1 1-t-t3 3期期间间,u,

10、uA AUUT T,失去对失去对 u u2 2 低电平宽低电平宽度的控制作用度的控制作用u1u2RC1&uiAu u2 2将随着将随着u ui i变为变为0 0而变为而变为1 1第17页，共46页，编辑于2022年，星期日u1u2RC1&uiA&ui,1u3(a)(b)改进型电路改进型电路u1u2RC1&uiA第18页，共46页，编辑于2022年，星期日u1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改进的积分型单稳触发器工改进的积分型单稳触发器工作原理作原理特点特点:输出脉冲宽度不受输输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响入脉冲宽度的影响u1u2RC1&uiA&ui,1u3 第19页，共46

11、页，编辑于2022年，星期日二、由门电路构成的微分型单稳态触发器二、由门电路构成的微分型单稳态触发器(略略)第20页，共46页，编辑于2022年，星期日16.2 16.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS12374LS123 74LS123 74LS123 内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻主要由外接的定时电阻(R(RT T)和定时电容和定时电容(C(CT T)决定。单稳决定。单稳的翻转时刻决定于的翻转时刻决定于 A A、B B、CLR CLR 三个输入信号。三个输入信号。ABQQCLRRT/CTCTABQQCL

12、RRT/CTCT1216.2.1 16.2.1 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123的功能的功能第21页，共46页，编辑于2022年，星期日触发触发74LS123功能表功能表ABQQCLRRT/CTCT+5V清清0 0CLRABQQ说明说明000000011111111稳态稳态稳态稳态触发触发触发时：触发时：Q Q端得到正脉冲端得到正脉冲 Q Q端得到负脉冲端得到负脉冲第22页，共46页，编辑于2022年，星期日ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW =0.45 RT CT 单位单位 RT：k,CT:pF,tW:nSCT 1000PFRTCTC

13、TRTTWAQQTWBQQ第23页，共46页，编辑于2022年，星期日16.2.216.2.2集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123应用举例应用举例例例1.1.用用单稳进行单稳进行彩灯的延时控制彩灯的延时控制BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRT延时时间延时时间第24页，共46页，编辑于2022年，星期日QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 (1)7 4 L S 1 9 4 (2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入移位输入DW1DW2时钟时钟+5V+5V9108发光二极管发光二极管串行

14、移位寄存器串行移位寄存器单稳态触发器单稳态触发器彩灯控制彩灯控制过程过程:全亮全亮由左到右逐个灭由左到右逐个灭全灭全灭延时延时全亮全亮,周而复始周而复始第25页，共46页，编辑于2022年，星期日例例2.2.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲器的计数脉冲(数字测速系统数字测速系统)放大器放大器电机电机圆盘圆盘红外发射红外发射红外接收红外接收单稳整形单稳整形计数器计数器定时器定时器(晶体振荡器晶体振荡器)显示译吗器显示译吗器数码显示器数码显示器uiuo转转/分分分频器分频器uiuo第26页，共46页，编辑于2022年，星期日16.3

15、集成定时器集成定时器55516.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理一、内部电路组成一、内部电路组成内部电路组成内部电路组成:(1)分压器分压器(3个个R)(2)电压比较器电压比较器 (A1、A2）(3)RS触发器触发器(4)反相器反相器(5)晶体管晶体管T+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR第27页，共46页，编辑于2022年，星期日1端端GND 地地2端端TR 低电平触发输入低电平触发输入 3端端UO 输出输出4端端RD 直接清直接清05端端CV 电压控制，不用电压控制，不用 时经时经0.01 F电容电容 接地接地6端端TH 高电平触发输

16、入高电平触发输入7端端D 三极管集电极三极管集电极8端端VCC 电源电源(4.5V18V)16.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)二、引脚功能二、引脚功能+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR第28页，共46页，编辑于2022年，星期日16.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 各部分的功能各部分的功能+A1+A2RSQQTRCOTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR(1)分压器为比较器提供分压器为比较器提供基准电压，基准电压，A1的基准电的基准电压为压为 ，A2的基准的基准电压为

17、电压为 。（2）阈值端（）阈值端（TH）和）和触发端（触发端（TR）的外加输）的外加输入信号和两基准电压比入信号和两基准电压比较。当较。当TH 时，时，A1输出高电平；当输出高电平；当TR 时，时，A2输出高电平。反输出高电平。反之，两比较器输出低电之，两比较器输出低电平。平。（3）A1、A2的输出作为的输出作为RS触触发器的输入。发器的输入。R=1时，时，Q=0；S=1时，时，Q=1（4）RS触发器的反相输出端经反触发器的反相输出端经反相驱动后输出相驱动后输出UO,即即UO=Q(5)当当Q=0时时,T导通；导通；Q=1时，时，T截截止。止。第29页，共46页，编辑于2022年，星期日16.3

18、.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 功能表功能表555定时器的功能表定时器的功能表RDTHTRUOT10001100导通导通导通导通截止截止保持保持2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。第40页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图上电清上电清0 0：由于：由于C CS S的作用，的作用，上电后上电后u uo o=0=0，T T导通，导通，u uc c=0=0第41页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图当当u u

19、i i为高电平时，为高电平时，u uo o保持，仍为保持，仍为u uo o=0=0第42页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图当当u ui i由高电平变为低电平时，由高电平变为低电平时，u uo o=1=1T T截止，截止，C C开始充电开始充电第43页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图u ui i脉冲足够窄脉冲足够窄,u ui i变为高电平后变为高电平后,u uo o保持为保持为1,C1,C继续充电继续充电第44页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图当当C C充电充电2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。第45页，共46页，编辑于2022年，星期日555单稳电路波形图tw输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：第46页，共46页，编辑于2022年，星期日