水位指示器的设计与仿真giow.docx

《水位指示器的设计与仿真giow.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水位指示器的设计与仿真giow.docx（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）编 号：_审定成绩：_毕业设计计（论文）设计（论论文）题题目:_水位位指示器器的设计计与仿真真_ _单位（系系别）：_电子信信息系_学生姓名名：_徐铭鸿鸿_专业：_电电子信息息工程_班级：_ 0111208802_学号：_ 0111208802117_指导教师师：_冯志志宇_答辩组负负责人：_填表时间间： 220 年年月重庆邮电电大学移移通学院院教务处处制57重庆邮电电大学移移通学院院毕业设设计(论文)任务书书设计(论论文)题目水位位指示器器的设计计与仿真真学生姓名名徐铭鸿鸿系别电子子信息系系专业电子子信息工工程班级级 00112208002 指导教师师冯志

2、宇职称讲师师联系电电话 113522740003880 教师单位位重庆邮邮电大学学下任务务日期_20112_年_3_月_188_日主要研究内容、方法和要求研究内容容和要求求：本文主要要介绍基基于Muultiisimm的水位位指示器器的设计计与仿真真。了解并掌掌握5555定时时器，电电压比较较器，CCD40042锁锁存器的的功能和和应用。设计方案确定好以后，再通过Multisim软件进行测试仿真。研究方法法：理论分析析，再用用Mulltissim仿仿真软件件进行仿仿真。主主要是通通过参阅阅图书馆馆的相关关书籍和和网上相相关信息息，收集集相关资资料，同同时在咨咨询指导导老师和和自己仔仔细研究究下进

3、行行设计、改改良，以以求做到到最好。进度计划第四周：到图书书馆借阅阅相关书书籍，在在网上查查阅资料料；第五周：对所做做毕业设设计进行行总体安安排，完完成开题题报告；第六周八周周：对资资料进行行筛选，选选出最佳佳设计方方案，画画出电路路图，并并对各个个单元模模块进行行设计与与功能分分析，选选出所需需元器件件；第九第十一一周：学学习Muultiisimm仿真软软件，在在Mulltissim上上连接好好电路图图并调试试仿真，确确定达到到预定效效果；第十二周周第十十四周：整合之之前的所所有资料料，完成成毕业设设计。主要参考文献1邹邹虹主编编.数字电电路逻辑辑设计第第一版.人民邮邮电出版版社出版版.20

4、008.332中中国集成成电路大大全编委委会. 编著.中国集集成电路路大全CMOOS集成成电路.北京国国防工业业出版社社.198863陈陈大钦主主编.模拟电电子技术术基础.机械工工业出版版社.20006.114郝郝波主编编.数字电电路.第一版版电子工工业出版版社.20003年8月指导教师师签字：年月日教研室主主任签字字：年月日备注：此此任务书书由指导导教师填填写，并并于毕业业设计(论文)开始前前下达给给学生。摘要水位指示示器的主主要任务务是保证证日常生生活和工工业生产产用水的的稳定，经经济的运运行，减减少对水水资源的的浪费，减减轻工作作人员的的劳动强强度。水水位指示示器的主主要功能能是使水水箱

5、，太太阳能热热水器等等各种蓄蓄水设备备中的水水位保持持在一定定的范围围内：当当水位达达到某个个规定的的水位刻刻度时，指指示灯即即会亮起起，提醒醒工作人人员，保保证水位位在一个个合理控控制的范范围内。从实用性和经济性出发，由555定时器、CD4042锁存器和运算放大器构成的水位指示器，可以用于家用太阳能热水器的水位指示，也可用于各种储水设备及水处理设备的水位指示。这种水位指示器采用脉冲的方式为采样电极供电，不仅能大大减少工作电源的消耗，而且可以采用普通金属电极作为水位探测电极而不被很快腐蚀，因此具有很强的实用价值。本次设计计使用的的仿真软软件为MMulttisiim,Mulltissim是是一种

6、专专门用于于电子电电路仿真真和设计计的EDDA工具具软件，属属于Ellecttronnicss woorkbbencch（简简称EWWB）系系列软件件的高版版本。EEWB仿仿真软件件是一款款很强大大的电路路设计软软件，它它为设计计者提供供各种元元件及仪仪表。MMulttisiim在保保留了EEWB原原有的优优点的基基础上，大大大的扩扩充了元元件库中中电路元元件的数数目，增增强了软软件仿真真测试和和分析功功能，可可实现模模拟/数字电电路的SSpicce仿真真、VHHDL/Verriloog设计计与仿真真、RFF电路仿仿真等。通过Multisim对电路的仿真，可证明此设计能够实现对水位的指示功能。

7、关键词5555 运算算放大器器 CCD40042 水位位指示MMulttisiimABSTTRACCTWateer lleveel iindiicattors mmainn taask is to enssuree thhat thee daailyy liife andd inndusstriial prooducctioon wwateer sstabbiliity, ecconoomiccal opeerattionn, rreduuce thee waastee off waaterr reesouurcees, redducee thhe llaboor iinteensiity o

8、f worrkinng pperssonnnel.Watter levvel inddicaatorr iss thhe mmainn fuuncttionn off thhe wwateer ttankk, ssolaar wwateer hheatterss annd ootheer eequiipmeent in watter levvel is maiintaaineed iin aa ceertaain rannge: whhen thee waaterr leevell reeachhes a ppresscriibedd leevell sccalee, iindiicattin

9、gg laamp willl llighht uup, to remmindd thhe sstafff, to enssuree waaterr leevell inn a reaasonnablle rrangge.FFromm thhe ppraccticcal andd ecconoomicc peersppecttivee, bby tthe 5555 tiimerr, CCD40042 lattch andd ann opperaatioonall ammpliifieer wwateer lleveel iindiicattor, caan bbe uusedd foor ddo

10、meestiic ssolaar wwateer hheatter watter levvel inddicaatorr, aalsoo caan bbe uusedd foor vvariiouss waaterr eqquippmennt aand watter treeatmmentt eqquippmennt wwateer lleveel iindiicattor.Thee waaterr leevell inndiccatoor uusinng ppulsse wway forr saampllingg ellecttrodde ppoweer ssuppply, caan nno

11、t onlly rreduuce thee poowerr coonsuumpttionn, bbut alsso ccan be useed aas oordiinarry mmetaal eelecctroode watter levvel dettecttingg ellecttrodde wwithhoutt beeingg veery fasst ccorrrosiion, thhereeforre iit hhas a sstroong praactiicall vaaluee.Thiss deesiggn uusinng tthe simmulaatioon ssofttwarr

12、e ffor Mulltissim, Muultiisimm iss a speeciaalizzed forr ellecttronnic cirrcuiit ssimuulattionn annd ddesiign EDAA sooftwwaree toool, beelonnginng tto tthe Eleectrroniics worrkbeenchh (EEWB) seeriees oof ssofttwarre vverssionn.EWWB ssimuulattionn sooftwwaree iss a verry ppoweerfuul ccirccuitt deesig

13、gn ssofttwarre, it prooviddes dessignnerss wiith varriouus ccompponeentss annd iinsttrummenttatiion.Mulltissim EWBB reetaiinedd inn thhe oorigginaal oon tthe bassis of merrit, grreattly exppandded thee liibraary of cirrcuiit eelemmentts iin tthe nummberr, eenhaancees tthe sofftwaare simmulaatioon tt

14、esttingg annd aanallysiis ffuncctioons, caan rreallizee thhe aanallog / ddigiitall ciircuuit simmulaatioon oof SSpicce, VHDDL/VVeriilogg, RRF ddesiign andd Siimullatiion of cirrcuiit ssimuulattionn.Baasedd onn thhe MMulttisiim ccirccuitt siimullatiion, prroveed tthatt thhe ddesiign cann reealiize th

15、ee waaterr leevell inndiccatiion funnctiion.【Keyy woordss】5555OpeerattionnalaampllifiierCCD40042WWateer lleveel iindiicattor Muultiisimm目录前言1第一章水水位指示示器的电电路设计计2第一节水水位指示示器设计计的目的的与意义义2第二节水水位指示示器的电电路设计计2一、水位位指示器器的设计计思路22二、电路路设计及及电路工工作原理理分析33第二章主主要元器器件的介介绍6第一节 5555定时时器的简简介与应应用6一、5555定时时器的基基本介绍绍6二、5555定时时

16、器的典典型应用用8第二节电电压比较较器的简简介与应应用133一、电压压比较器器的基本本介绍113二、电压压比较器器的典型型应用113第三节 CDD40442锁存存器的基基本介绍绍19第四节水水位指示示LEDD的基本本介绍221第三章 Muultiisimm仿真软软件222第一节 Muultiisimm的基本本简介222一、Muultiisimm的概述述22二、Muultiisimm软件的的特点222三、Muultiisimm的结构构23四、Muultiisimm的基本本界面224第二节 Muultiisimm仿真软软件绘制制电路图图25一、对元元件的操操作255二、绘图图的基本本操作228第四

17、章电电路仿真真30第一节电电路模块块的仿真真验证330一、5555构成成多谐振振荡器的的仿真验验证300二、电压压比较器器的验证证31三、CDD40442锁存存器的验验证333第二节总总电路的的仿真334结论366致谢377参考文献献38附录399一、英文文原文339二、英文文翻译441前言随着计算算机和现现代通信信技术的的飞速发发展，水水位报警警器已经经从原来来的普通通型发展展到现在在的智能能化，而而水位报报警器的的功能也也逐渐趋趋向于完完美，而而水位报报警器的的许多相相关理论论与技术术仍在不不断的发发展。水水位报警警器在工工业控制制及民用用家电等等领域得得到广发发应用，如如蓄水池池水位控控

18、制系统统、太阳阳能热水水器系统统等。本次做的的水位指指示器装装置，在在现在这这个节约约能源，使使用太阳阳能热水水器的家家庭里有有非常好好的用途途。如今今我国大大部分住住宅小区区为了节节约电源源，都会会在屋顶顶装上太太阳能热热水器来来提供热热水以满满足对生生活的供供给，由由于热水水的需求求量大，而而太阳能能热水器器的容量量不是很很大，一一般很快快就会用用完水，需需要重新新蓄水，以以便能及及时用上上。但在在一般情情况下，蓄蓄水会花花一个小小时或者者更长的的时间。在在加水的的过程中中，还需需要人们们时刻检检查水位位情况，以以防止水水量超过过最高水水位。人人们也不不可能一一直等到到水满为为止，而而会去

19、做做其他的的事情。为为了解决决这个问问题，我我们设计计了5555水位位指示器器，当水水位达到到某个规规定刻度度时，指指示灯就就会亮，提提醒人们们水位的的高低，保保证水位位在人们们预期的的范围之之类，避避免造成成不必要要的浪费费。与其他的的水位报报警装置置相比，这种水位指示器采用脉冲的方式为采样电极供电，不仅能大大减少工作电源的消耗，对电源的利用率很高，而且可以采用普通金属电极作为水位探测电极而不被很快腐蚀，因此具有很强的实用价值。第一章水水位指示示器的电电路设计计第一节水水位指示示器设计计的目的的与意义义水是人类类赖以生生存的宝宝贵资源源，节约约用水已已经成为为人类的的共识。因因此，对对水位的

20、的控制及及指示具具有十分分重要的的意义。在在人们的的日常生生活或者者工业生生产用水水中，经经常会用用到水箱箱里面的的水，如如果水箱箱之类的的盛水容容器能够够保持在在一定的的范围内内，并能能较为准准确的显显示出当当前容器器中的水水位，对对于我们们的生活活将会带带来很大大的方便便。目前，5555定定时器构构成的脉脉冲振荡荡器在工工业生产产和日常常日常生生活中有有着越来来越广泛泛的应用用，各种种各样的的产品层层出不穷穷，5555高性性能水位位指示器器作为5555脉脉冲振荡荡器理论论的实际际应用的的例子，其其设计具具有一定定的代表表性。为了加强强对电子子技术理理论与系系统、信信号的学学习与应应用，掌掌

21、握5555定时时器电路路的应用用，培养养我们综综合设计计系统电电路及设设计电路路模块的的思想能能力，加加强我们们的的实实际动手手能力，提提高综合合应用能能力水平平，本文文有如下下目的及及意义：1. 通过查阅阅相关资资料可以以了解当当前水位位指示器器技术及及产品发发展状况况。2. 培养自身身将所学学知识与与现实相相结合的的能力。3. 水位指示示器，它它的作用用是观测测和控制制容器内内水的容容量，使使水量保保持在人人们预期期合理的的范围内内。4. 对水位指指示器的的研究，有有利于满满足人们们日益增增长的物物质需求求，通过过将科学学技术应应用到水水位控制制上从而而使得人人们能够够真正的的体会到到科技

22、发发展带给给人们的的方便和和舒适。第二节水水位指示示器的电电路设计计一、水位位指示器器的设计计思路由5555构成的的水位指指示器，可可以用于于家用太太阳能热热水器的的水位指指示，也也可用于于各种储储水设备备及水处处理设备备的水位位指示。这这种水位位指示器器采用脉脉冲的方方式为采采样电极极供电，不不仅能大大大减少少工作电电源的消消耗，而而且可以以采用普普通金属属电极作作为水位位探测电电极而不不被很快快腐蚀，因因此具有有很强的的实用价价值。5555高高性能水水位指示示器具体体设计思思路如图图1.1 所示。图1.1 水位指指示器设设计图二、电路路设计及及电路工工作原理理分析根据电路路设计的的思路分分

23、析，可可以用5555构构成的多多谐振荡荡器，电电压比较较器，CCD40042锁锁存器和和发光二二极管来来构成水水位指示示器的电电路。水水位指示示器的电电路如图图1.22所示。图1.22水位指指示器电电路555高高性能水水位指示示器电路路由脉冲冲振荡器器、电压压比较器器和水位位指示电电路组成成。与,、及、组成一一个窄脉脉冲振荡荡器。根根据脉冲冲振荡器器输出脉脉冲周期期的计算算公式：它的脉冲冲占空比比约等于于0.0027/1.3386=1/551，可见采采用这种种脉冲供供电方式式，电源源的利用用率是很很高的。运算放大大器A1AA4组成成4级电压压比较器器，它的的作用是是通过检检测水位位电极与与水位

24、接接触与否否输出信信号。将将检测信信号电压压与基准准设定电电压进行行比较，输输出水位位探测信信号。555高高性能水水位指示示器电路路中，、将工作作电源分分压后，取取得约11v的参参考电压压，加至至4 个电电压比较较器的反反相输入入端，作作为与水水位探测测信号电电压的比比较参考考。4 个水位位探测电电极B11 BB4分别别接到44个电压压比较器器的同相相输人端端。当探探测电极极未与水水接触时时，由脉脉冲电源源提供的的电压通通过分别向向C6C9充充电，当当充电电电压升高高到1vv以上时时，电压压比较器器输出高高电平。当当某一探探测电极极与水接接触后，该该电极的的电压立立即降低低，当降降到低于于1v

25、 时，该该电压比比较器输输出低电电平。如果将水水位探测测电极BB1BB4由低低到高依依次安装装，并规规定电压压比较器器输出高高电平时时称为1 ，输出出低电平平时称为为0 ，则则当无水水时， 4 个个电压比比较器AA1AA4 的的输出组组合为1 、1 、1 、1 。当向向水箱注注水时，首首先由BB1 与与水接触触， AAl 输输出低电电平。这这时电压压比较器器的输出出组合变变为00 、1 、1 、1 当当水满时时， 44 个水水位探测测电极BB1 B4全全部与水水接触，电电压比较较器A11A44 全部部输出低低电平，它它们的输输出组合合为00 、0 、0 、0。555高高性能水水位指示示电路由由

26、CD440422与LEDD1LLED44组成。CCD40042BB 是一一只4DD锁存触触发器，其其内部封封装有44 个D 触发发器，每每个触发发器均能能在时钟钟脉冲的的作用下下，将输输入的数数据进行行锁定并并传送到到输出端端。即当当时钟脉脉冲的上上升沿到到来时，将将数据锁锁存;当时钟钟脉冲的的下降沿沿到来时时，将数数据输出出。为了了能够控控制时钟钟脉冲的的极性，CD4042B还设有一个极性控制端CP 。当CP 接低电平时，时钟脉冲的上升沿起锁存作用，下降沿起传输作用;当CP 接高电平时，作用正好相反。由水位比比较器AA1AA4 输输出的信信号按照照1111101111000111000010

27、0000 这样的的顺序排排列并依依次输入入到CDD40442B 的数据据输入端端D1D4 ，在由由CP 端输入入的时钟钟脉冲的的控制下下，它的的输出端端Q1Q4 依次输输出低电电平， LEDD1LLED44 依次次发光，指指示水位位的高低低。第二章主主要元器器件的介介绍第一节 5555定时时器的简简介与应应用一、5555定时时器的基基本介绍绍555定定时器是是一种模模拟和数数字功能能相结合合的中规规模集成成器件。555 定时器成本低，性能可靠，只需要添加有限的外围元件，就可以极其方便地构成许多实用的电子电路，如：多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等。由于555定时器使用灵活方便，加上性能优

28、良，因而在波形的产生与变换、信号的测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛应用。图2.11.1是是5555定时器器内部组组成框图图。它主主要由两两个高精精度电压压比较器器，一个个基本RRS触发发器，一一个放电电晶体管管、一个个反相器器和3个5K电阻组组成的分分压器构构成。两两个电压压比较器器的功能能是如果果“+”输入入端大于于“-”输入入端电压压，即时，则则比较器器输出端端为高电电平(=1)，反之之输出为为低电平平（=00）。比比较器参参考电压压，比较较器的参参考电压压。如果果的外接接端接固固定电压压，则，。与非门门和构成基基本触发发器。其其中输入入位置0端，低低电平有有效。比比

29、较器和和比较器器的输出出、为触发发信号。三三极管是是集电极极开路输输出三极极管，为为外接电电容提供供充、放放电回路路，称为为泄放三三极管。反反相器为为输出缓缓冲反相相器，起起整形和和提高带带负载能能力的作作用。图2.11.2时时器的引引脚图，各各引脚功功能如下下所述：1脚：GGND电电源负端端或接地地，一般般情况下下接地。2脚：为为低电平平触发端端，也称称为触发发端输入入端，由由此输入入触发脉脉冲。当当2端的输输入电压压高于时时，的输输出为11；当2端的输输入电压压低于时时，的输输出为00，使基基本RSS触发器器置1，即；。这时时定时器器输出。图 2.1.1 555定时器电路结构图2.11.2

30、 5555定时器器引脚图图3脚：为为输出端端,输出电电流可达达2000mA，因此可可直接驱驱动继电电器、发发光二极极管、扬扬声器、指指示灯等等。输出出高电压压低于电电源电压压约13V。4脚：为为是复位位端，端接低低电平时时，不论、TH处于于何电平平，基本本RS触发发器直接接置“0”，该端端不用时时应接高高电平。5脚：为为CO为控控制电压压端。若若此端另另接外接接电压，则则可改变变内部两两个比较较器、的参考考电压。工作中中不使用用CO端时时，一般般都通过过一个0.001FF电容接接地，以以防旁电电路高频频干扰。6脚：为为TH高电电平触发发端，又叫做做阈值输输入端，由此输输入触发发脉冲。当输入入电

31、压低低于时，的输输出为11；当输入入电压高高于时，的输输出为0，使基基本RSS触发器器置0，即、。这时定定输时器器出。7脚：DD为放电电端。当当基本RRS触发发器的时时，放电电晶体管管导通，外接电电容元件件通过放放电。5555定时器器在使用用中大多多与电容容器的充充放电有有关，为为了使充充放电能能够反复复进行，电电路特别别设计了了一个放放电端DD。8脚：为为外接电电源，双极型型时基电电路的范范围是44.516VV，若为为CMOOS电路路，时基基电路的的范围为为318VV;两个比较较器、基准电电压分别别为，5555时基电电路的功功能表如如表2.1.11：2.1.15555定时时器的功功能表清零端

32、高触发端端TH（6）低触发端端（2）Qn+11放电管功能00导通直接清零零10导通置0 11截止置11Qn不变保持二、5555定时时器的典典型应用用1、构成成多谐振振荡器多谐振荡荡器是一一种自激激振荡电电路，也也称为无无稳态触触发电路路。它没没有稳定定状态，也也不需要要外加触触发脉冲冲。当电电路接好好之后，只只要接通通电源，在在其输出出端便可可获得矩矩形脉冲冲。由于于矩形脉脉冲中除除基波外外还含有有极丰富富的高次次谐波，故故称之为为多谐振振荡器。用5555定时器器构成多多谐振荡荡器的电电路如图图2.11.3(a)所所示，图图中接高高电平，连接电容容，起滤滤波作用用。将三三极管输输出端(7)通通

33、过电阻阻接到电电源，就构成成集电极极开路门门反相器器的形式式，其输输出再通通过积分分电路反反馈至输输入，就就构成了了自激多多谐振荡荡器。（a）多多谐振荡荡器电路路（b）工作作波形图2.11.3 振荡荡器电路路和工作作波形在电路接接通电源源时，由由于电容容C还未充充电，所所以（即即（6）和（2）为低电电平，比比较器输输出为高高电平，比较器器的输出出为低电电平，与与非门输出为为低电平平，电路输输出为高高电平。由于与与非门输输出为低低电平，使使三极管管截止，通过电电阻（）对电容容C充电，电路进进入暂稳稳态。在暂稳稳态期间间，随着着电容CC的充电电，电位不不断升高高，当时，比较较器输出出为低电电平，使

34、与非非门输出出高电平平，这使电电路输出出翻转为为低电平平，电路发发生一次次自动翻翻转。与此同时时，由于于与非门门输出高高电平，使三极极管导通通，电容容C通过、放电，电电路进入入另一暂暂稳态。在在这一暂暂稳态期期间，随随着电容容C的放电电，使点位逐逐步下降降。当下下降至时，比比较器输输出为低低电平，使得与与非门输输出低电电平，这使电电路输出出翻转为为高电平平，电路路又一次次发生自自动翻转转。此后，由由于与非非门输出出低电平平，三极极管截止止，电源源又通过过（）对电容容C充电，重重复上述述电容CC的充电电过程，如如此反复复，形成成多谐振振荡。其其工作波波形如图图2.11.3（b）所示示。由上述分分

35、析，在在电容充充电时，暂暂稳态持持续时间间为：在电容CC放电时时，暂稳稳态持续续时间为为：因此，电电路输出出矩形脉脉冲的周周期为：输出矩形形脉冲的的占空比比: 2、构成成单稳态态触发器器单稳态触触发器在在数字电电路中一一般用于于定时（产产生一定定宽度的的矩形波波）、整整形（把把不规则则的波形形转换成成宽度、幅幅度都相相等的波波形）以以及延时时（把输输入信号号延时一一定时间间后输出出）等。单稳态触触发器具具有三个个特点：（1）电电路有一一个稳态态和一个个暂稳态态；（2）在在外来触触发脉冲冲作用下下，电路路由稳态态翻转到到暂稳态态；（3）暂暂稳态是是一个不不能长久久保持的的状态，经经过一段段时间后

36、后，电路路会自动动返回到到稳态。暂暂稳态的的持续时时间与触触发脉冲冲无关，仅仅决定于于电路本本身的参参数。用5555定时器器构成的的单稳态态触发器器如图22.1.4(aa)所示示：图中中接高电电平，端作为为输入触触发端，的下跳沿触发。将三极管的集电极输出端通过电阻R接，构成反相器。反相器输出端接电容C到地。同时和端连接在一起，这样就构成积分型单稳态触发器。其工作波形如图2.1.4(b)所示。（a）单单稳态触触发电路路（b）工作作波形图2.11.4 单稳触触发电路路和工作作波形刚开始时时，输入入信号，因因此对比比较器，,所以输输出高电电平。电电源通过过店主RR对C充电，使使电位上上升。当当充电至

37、至大于时时，则对对比较器器就出现现，所以以比较起起输出低低电平，使使与非门门输出高高电平，则则输出为为低电平平。同时时，与非非门输出出高电平平使导通通，电容容C通过放电电，当放放电至小小于时，比比较器输输出为高高电平，最最后电容容C放电至至0。这是稳稳定状态态。当输入信信号下降降沿到达达时，这这样使得得比较器器出现，比比较器输出出低电平平，与非非门输出出高电平平，使与与非门输输出低电电平，这这样使输输出为高高电平。电电路受触触发发生生一次翻翻转。与此同时时，由于于与非门门输出低低电平，使使截止，则则通过R对电容容C充电，电电路进入入暂稳态态。由于于电容CC的充电电，使电电位逐步步上升。当当时，

38、比比较器出出现的输输入情况况，比较较器输出出为低电电平，这这样使与与非门输输出高电电平，电电路输出出为低电电平，又又自动发发生一次次翻转，暂暂稳态结结束。同同时，由由于与非非门输出出高电平平使三极极管导通通，电容容C很快通通过放电电至0，电路路恢复到到稳定状状态。由上述分分析可见见，暂稳稳态的持持续时间间主要取取决于外外接电阻阻R和电容容C，不难难求出输输出脉冲冲的宽度度为：通常电阻阻R取值在在几百欧欧至几兆兆欧范围围内，电电容取值值在几百百皮法至至几百微微法，所所以对应应范围可可以在几几微秒到到几分钟钟。3、构成成施密特特触发器器施密特触触发器有有一个最最重要的的特点，就就是能够够把变化化非

39、常缓缓慢的输输入脉冲冲波行整整形成为为适合数数字电路路需要的的矩形脉脉冲，而而且由于于具有滞滞回特性性，所以以抗干扰扰能力也也很强。施施密特触触发器在在脉冲的的产生和和整形电电路中应应用很广广。用5555定时器器构成施施密特触触发器电电路和电电路工作作波形如如图2.1.55所示：(a)施施密特触触发电路路（b）电路路工作波波形图2.11.5 施密特特触发电电路和工工作波形形图中端接接0.001FF电容，起起滤波作作用，以以提高比比较器参参考电压压的稳定定性。清清0端接高电电平。将将两比较较器输入入端和连在一一起，作作为施密密特触发发器的输输入端。其其工作波波形如图图所示。当时，对对于比较较器，

40、由由于，因因此比较较器输出出为高电电平；对对于比较较器，由由于，因因此，比比较器输输出为低低电平。这这样使基基本触发发器与非非门输出出为低电电平，输输出为高高电平。当时，对对于比较较器和，都存存在的关关系，所所以为高高电平，输出为高电平，状态保持不变。当时，对对于比较较器，由由于，所所以输出出为低电电平；对对于比较较器，由由于,所以输输出为高高电平。这这样使输输出，状状态发生生一次翻翻转。由最大值值逐步下下降，当当下降至至时，比比较器输输出为低低电平，使使输出，状状态又发发生一次次翻转。由图可见见，该电电路可以以完成波波形变换换等功能能，其上上限触发发电平为为：下限触发发电平为为：回差为：本次

41、设计计的水位位指示器器主要应应用的是是5555定时器器构成的的多谐振振荡器。第二节电电压比较较器的简简介与应应用一、 电压比较较器的基基本介绍绍电压比较较器简称称比较器器，是一一种常用用的集成成电路，其其基本功功能是对对两个输输入电压压进行比比较，并并根据比比较结果果输出低低电平或或者高电电平电压压，由此此来判断断输入信信号的大大小和极极性。电电压比较较器可用用于报警警器电路路、自动动控制电电路、测测量技术术，也可可用于VV/F变变换电路路、A/D变换换电路、高高速采样样电路、电电源电压压监测电电路、振振荡器及及压控振振荡器电电路、过过零检测测电路等等诸多场场合。电压比较较器通常常由集成成运放

42、构构成，与与普通运运放电路路不同的的是，比比较器中中的集成成运放大大多处于于开环或或正反馈馈的状态态。只要要在两个个输入端端加上一一个很小小的信号号，运放放就会进进入非线线性区，属属于集成成运放的的非线性性应用范范围。在在分析电电压比较较器时，虚虚断路原原则仍成成立，虚虚短及虚虚地等概概念仅在在判断临临界情况况的时候候才适应应。二、电压压比较器器的典型型应用 1、零零电平比比较器(过零比比较器)电压比较较器是将将一个模模拟输入入信号与与一个固固定的参参考电压压进行比比较和鉴鉴别的电电路。参参考电压压为零的的比较器器称为零零电平比比较器。按按输入方方式的不不同可分分为反相相输入和和同相输输入两种

43、种零电位位比较器器，如图图2.22.1(a)、(b)所示：图2.22.1 过零比比较器(a)反反相输入入；(bb)同相相输入通常用阈阈值电压压和传输输特性来来描述比比较器的的工作特特性。阈值电压压(又称门门槛电平平)是使比比较器输输出电压压发生跳跳变时的的输入电电压值，简简称为阈阈值，用用符号表表示。估估算阈值值主要应应抓住输输入信号号使输出出电压发发生跳变变时的临临界条件件。这个个临界条条件是集集成运放放两个输输入端的的电位相相等(两个输输入端的的电流也也视为零零)，即。对对于图22.2.1(aa)电路路，。传输特性性是比较较器的输输出电压压与输入入电压在在平面直直角坐标标上的关关系。画传输

44、特特性的一一般步骤骤是：先先求阈值值，再根根据电压压比较器器的具体体电路，分分析在输输入电压压由最低低变到最最高(正向过过程)和输入入电压由由最高到到最低(负向过过程)两种情情况下，输输出电压压的变化化规律，然然后画出出传输特特性。2、任意意电平比比较器(俘零比比较器)将零电平平比较器器中的接接地端改改接为一一个参考考电压(设为直直流电压压)，由于于的大小小和极性性均可调调整，电电路成为为任意电电平比较较器或称称俘零比比较器。图2.22.2 任意电电平比较较器及传传输特性性(a) 任意电平平比较器器；(bb)传输输特性电平电压压比较器器结构简简单，灵灵敏度高高，但它它的抗干干扰能力力差。也也就

45、是说说，如果果输入信信号因干干扰在阈阈值附近近变化时时，输出出电压将将在高、低低两个电电平之间间反复地地跳变，可可能使输输出状态态产生误误动作。为为了提高高电压比比较器的的抗干扰扰能力，下下面介绍绍有两个个不同阈阈值的滞滞回电压压比较器器。图2.22.3 电平检检测比较较器信传传输特性性(a)电平检检测比较较器；(b)传传输特性性3、滞回回电压比比较器滞回比较较器又称称施密特特触发器器,迟滞比比较器。这这种比较较器的特特点是当当输入信信号逐渐渐增大或或逐渐减减小时，它它有两个个阈值，且且不相等等，其传传输特性性具有“滞回”曲线的的形状。滞滞回比较较器也有有反相输输入和同同相输入入两种方方式。是是某一固固定电压压，改变变的值能能改变阈阈值及回回差大小小。以图图2.22.4(a)所所示的反反相滞回回比较器器为例，计计算阈值值并画出出传输特特性。图2.22.4滞滞回比较较器及其其传输特特性(a) 反相输入入；(bb)同相相输入、正向向过程正向过程程的阈值值为形成电压压传输特特性的aabcdd段。、负向向过程负向过程程的阈值值为形成电压