数电-07-脉冲波形的变换与产生优秀PPT.ppt

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1、7.1 7.1 概概 述述1、单元电路类型、单元电路类型:(1)单稳态触发器单稳态触发器定时、延时，消退噪声定时、延时，消退噪声 (2)施密特触发器施密特触发器滤波整形，波形变换滤波整形，波形变换 (3)多谐振荡器多谐振荡器产生矩形波，时钟脉冲波产生矩形波，时钟脉冲波 (4)555定时器定时器多用途器件多用途器件2、电路结构特点：、电路结构特点：(1)含有开关元件含有开关元件各种门电路各种门电路产生凹凸电平产生凹凸电平 (2)含有储能元件含有储能元件阻容延时元件等阻容延时元件等3、电路工作特点：、电路工作特点：开关元件的状态转换导致电路的过渡过程开关元件的状态转换导致电路的过渡过程4、分析方法

2、、分析方法:波形图分析法波形图分析法11、门坎电平（阈值电压、门坎电平（阈值电压)：VTHTTL与非门与非门 一般而言，开门电平一般而言，开门电平(VON)和关门电平和关门电平(VOFF)不相不相等。为分析便利，将其志向化处理，引入门坎电平等。为分析便利，将其志向化处理，引入门坎电平（或阈值电平）的概念，记为（或阈值电平）的概念，记为VTH。TTL与非门或反相器的电压传输特性为：与非门或反相器的电压传输特性为：TTL与非门的与非门的VTH=1.4V；预备学问：预备学问：开开门电门电平平VON：使使与非门开通与非门开通的的输入输入高电平的最小值高电平的最小值。关关门电门电平平VOFF：使使与非门

3、关闭与非门关闭的的输入输入低电平的最大值低电平的最大值。输出高电平（逻辑输出高电平（逻辑1）与非门关闭与非门关闭输出低电平（逻辑输出低电平（逻辑0）与非门开通与非门开通2VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOv vO Ov vI IVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器反相器CMOS反相器的反相器的VTH=VDD/2。同样，同样，CMOS反相器也有反相器也有门坎电平门坎电平或（阈值电压或（阈值电压)：VTH32、TTL与非门的与非门的关门电阻关门电阻和和开门电阻开门电阻:&Rv vIv vO 输入端悬空，相当于接逻辑高电平；输入端悬空，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接电源电压

4、，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接电源电压，相当于接逻辑高电平；输入端经电阻接地，输入端的电平与电阻输入端经电阻接地，输入端的电平与电阻阻值大小有关。阻值大小有关。Rv vI1.0VROFF1.4VRON输出高电平输出高电平 与非门关闭与非门关闭输出低电平输出低电平 与非门开通与非门开通4ROFF=0.85k RON=2.5k RRON与非门开通，与非门开通，输出低电平。输出低电平。关门电阻关门电阻开门电阻开门电阻 而对于而对于CMOS门电路而言：门电路而言：(1)输入端不许悬空；输入端不许悬空；(2)输入端经电阻接电源时，与接逻辑高电同等效；输入端经电阻接电源时，与接逻辑高电同等效；(3)

5、输入端经电阻接地时，与接逻辑低电同等效。输入端经电阻接地时，与接逻辑低电同等效。74LS系列：系列：RON=9k53、TTL与非门的输出等效电路：与非门的输出等效电路：&输出为高电平输出为高电平（与非门关闭）（与非门关闭）时：时：3.6VRo100 v vOH输出为低电平输出为低电平（与非门开通）（与非门开通）时：时：0.3Vv vOL输出输出电阻电阻64、电容的储能作用：电容的储能作用：(1)电容具有储能作用，当两端电压增大时，储存电容具有储能作用，当两端电压增大时，储存电场能；当两端电压减小时，释放电场能。电场能；当两端电压减小时，释放电场能。(2)微分电路：微分电路：(3)积分电路：积分

6、电路：CRv vIv vdv vc+电容上的电压不能突变。电容上的电压不能突变。换路定律：换路定律：v vC(0+)=v vC(0-)CRv vIv vc+稳态时，电容相当于开路。稳态时，电容相当于开路。77.2 单稳态触发器单稳态触发器 1)电路有一个稳态、一个暂稳态电路有一个稳态、一个暂稳态;2)在外加触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；在外加触发信号的作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；3)经过一段时间，电路将自动由暂稳态返回到稳态；经过一段时间，电路将自动由暂稳态返回到稳态；4)暂态的持续时间只取决于电路参数，而与所加触发信号暂态的持续时间只取决于电路参数，而与所加触发信号的宽度无关

7、。的宽度无关。与基本与基本RS触发器区分！触发器区分！单稳态触发器的特点：单稳态触发器的特点：注意注意:后者为双稳态电路后者为双稳态电路87.2.1 用用CMOS门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器两个与非门两个与非门(或非门或非门)+RC微分电路构成微分电路构成1、电路组成：、电路组成：留意与留意与P223 图图7-2-1的不同：输入端未加微分电路的不同：输入端未加微分电路v vI2v vI2与作业类似与作业类似与基本与基本RS锁存锁存器有何不同？器有何不同？输入为窄脉冲，输出为宽脉冲输入为窄脉冲，输出为宽脉冲一、微分型单稳态触发器一、微分型单稳态触发器&v vO1v vOG2G

8、1v vIRC11v vO1v vOG2G1v vIVDDRC9v vIv vO1v vI2v vO(1)v vI未加单正脉冲未加单正脉冲 v vI=0稳态时稳态时C开路开路v vI2=1 v vO=00V01012、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理电容两端电压相等，电容两端电压相等，v vC=0V电路处于稳态电路处于稳态11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2RC+v vO1=VDD10v vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2(2)v vI加触发单正脉冲加触发单正脉冲,电路进入电

9、路进入暂稳态暂稳态;v vO1=0，电容电压不能突，电容电压不能突变变v vI2下跳变下跳变 v vO=1v vCvO=1 vO=1 vO1=0vO1=0 vO=1vO=1形成正反馈，即使形成正反馈，即使vIvI正脉冲消逝，正脉冲消逝，输出仍能维持输出仍能维持自锁。自锁。010此状态能否此状态能否始终保持下始终保持下去？去？+11v vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2(3)VDD经经R向电容向电容C充电，充电，vI2渐渐上升；渐渐上升；0VTH(4)当当v vI2阈值电压阈值电压Vth时，时，电路状态将发生突变：电路状态将发生突变：+12v

10、vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2VDD+VTHVDD+vO由由1变变0vO1=1(留意：留意：此时此时vI的正脉冲已撤消的正脉冲已撤消)电容电压不能突变电容电压不能突变v vC=Vth v vI2上升到上升到VDD+Vthv假如假如G2是是CMOS门，由于爱护二极管的钳位作用门，由于爱护二极管的钳位作用v vI2只能上升到只能上升到VDD+VTHVth0001暂态过程结束暂态过程结束+1311v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2VTH+VDD+VDD+VTHv vIv vO1v vI2v vO(5)复原过程复原过程:电路返回稳

11、态电路返回稳态:v vI=0 v vI2=VDD v vO=0 v vO1=1电容放电，电容放电，vC复原到稳态值复原到稳态值;等待下一次触发等待下一次触发特点特点:输入窄脉冲，输入窄脉冲，输出宽脉冲。输出宽脉冲。14(1)输出脉冲宽度输出脉冲宽度tWVDD+VTHv vI2v vOVTHVDD+11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI20tWtW=0.7RC 只取决于电路参数，与只取决于电路参数，与输入脉冲宽度无关。调整输入脉冲宽度无关。调整R R或或C C，可变更，可变更tWtW宽度。宽度。tW+3、主要参数计算：、主要参数计算：依据依据RC电路瞬态分析电路瞬态分析的三要素法：

12、的三要素法：RVTH=VDD/215(2)复原时间复原时间tre0tre 一般认为经过一般认为经过(35)RC时时间，电容已经放电完毕，间，电容已经放电完毕，即：即：(3)最大工作频率：最大工作频率：则，触发脉冲的间隔则，触发脉冲的间隔(周期周期)最小不能小于最小不能小于tw+tre，即：即：Tmintw+treVDD+VTHv vRv vOVTHVDD+tWtre=(35)RC164 4、探讨：、探讨：11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2RCCdv vIv vdRd (3)与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲触发，输出负宽脉冲！触

13、发，输出负宽脉冲！(4)用用TTL与非门组成微分型单稳态触发器，考虑到输入与非门组成微分型单稳态触发器，考虑到输入电流，则应电流，则应R Roff，而，而Rd Ron。CMOS门组成的单稳态门组成的单稳态触发器中触发器中R、Rd 不受此限制。不受此限制。(1)为保证触发脉冲为窄脉为保证触发脉冲为窄脉冲，输入端加冲，输入端加RC微分电路微分电路 (2)为避开在瞬态结束瞬间为避开在瞬态结束瞬间vI2上跳变时损坏上跳变时损坏CMOS门，在器件门，在器件内部有二极管爱护电路。内部有二极管爱护电路。17二、二、积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器工作原理：工作原理：1)稳态：稳态：v vI=0，未加触发

14、正脉冲，未加触发正脉冲G1、G2封锁封锁,v vO1=v vO=1；2)v vI加触发正脉冲加触发正脉冲,电路由电路由稳态变为暂态：稳态变为暂态：v vI G1开启开启,v vO1由由1 0v vc=1不能突变，不能突变，G2全全1出出0，即即v vO由由1 0两个与非门两个与非门+RC积分电路积分电路011100v vIv vOG1G2v vcv vO11&RvO1经经R向向C充电至充电至vc=vO1=118v vIv vOG1G2v vcv vO11&R1003)v vc经经R和导通和导通G1放电，电放电，电路自动返回稳态。路自动返回稳态。v vc c v vthth时时G2封锁封锁v v

15、O由由0 1即使即使 v vI正脉正脉冲仍存在冲仍存在4)复原过程复原过程v vI下跳变下跳变 G1封锁封锁,v vO1由由0 1，v vO1又经又经R向向C充电，经充电，经3RC后，后，v vc=1 稳态稳态vth1119v vIv vO1v vcv vO(1)稳态稳态(2)触发触发(3)电容放电电容放电(4)输出翻转输出翻转(5)输入消逝输入消逝(6)电容充电电容充电(7)复原稳态复原稳态tI波形图波形图tWv vIv vOG1G2v vcv vO1&1特点特点:输入宽脉冲，输入宽脉冲，输出窄脉冲。输出窄脉冲。1 23 4 5 6 7 20输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW取决于取决于电容从电容

16、从v vOH=3.6v放电至放电至阈值电平阈值电平1.4V的过渡时的过渡时间。间。v vO1v vcv vO2123 4 5 6 7 tWtpitWRO=100 TTL与非门的输出电阻与非门的输出电阻v vIv vOG1G2v vcv vO11&RC21(1)电路中无反馈电路中无反馈电路状态电路状态转换过程较慢转换过程较慢输出波形输出波形上升沿较差，上升沿较差，(2)电路要正常工作必需电路要正常工作必需tpi tW 适用于宽脉冲触发的电路。适用于宽脉冲触发的电路。v vIv vOG1G2v vcv vO11&RC两点说明：两点说明：为此，后面再加一级整形电路。为此，后面再加一级整形电路。触发脉

17、冲最小周期触发脉冲最小周期 Tmin5RC v vO1v vcv vO123 4 5 6 7 tWtpitW22积分型单稳态触发器：积分型单稳态触发器：宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求宽脉冲触发，触发脉冲宽度要求tpitW，尖峰脉冲干，尖峰脉冲干扰不会引起误动作扰不会引起误动作抗干扰实力较强。抗干扰实力较强。但是由于没有正反馈，输出波形的边沿不志向。但是由于没有正反馈，输出波形的边沿不志向。微分型单稳态触发器：微分型单稳态触发器：窄脉冲触发，简洁引起误动作；窄脉冲触发，简洁引起误动作；电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。电路中有正反馈，所以输出的边沿比较好。两种单稳态触发器比较：两种单稳态触发器

18、比较：23分为可重复触发和不行重复触发两类。分为可重复触发和不行重复触发两类。不行重复触发型不行重复触发型电路进入暂稳态电路进入暂稳态(被触发状态被触发状态)时，不受时，不受触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。触发输入影响，只有返回稳态后才可以被再次触发。可重复触发型可重复触发型电路在暂稳态中仍旧可以接受输入，可以电路在暂稳态中仍旧可以接受输入，可以被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会接着保持被重复触发，每触发一次，电路暂稳态会接着保持tW。不行重复触发不行重复触发tWtWtWtW可重复触发可重复触发t（74121、74221、74LS221）（74122、74123、74LS122

19、）7.2.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器24 1、不行重复触发的集成单稳态触发器不行重复触发的集成单稳态触发器 74121触触发发信号限制信号限制电电路路微分型微分型单稳单稳触触发发器器定定时时元件的元件的连连接：接：Rext：外接：外接电电阻或接受内部阻或接受内部电电阻阻Cext：外接：外接电电容容输输出出缓缓冲冲电电路路(1)电路结构：电路结构：25Rext/Cext,Rint外接电阻外接电阻/外接电容外接电容,内接电阻引脚内接电阻引脚QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint74121741211234567141312111098A1、A2、B触

20、发输入触发输入Q、Q 输出输出74121功能表功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L不可不可触发触发下降沿下降沿触发触发上升沿上升沿触发触发(2)引脚图和功能表引脚图和功能表26(3)工作波形：工作波形：A1A2=0B有上升沿有上升沿B=1,A1A2=1且且A2有下降沿有下降沿B=1,A1A2=1且且A1有下降沿有下降沿27外接电容接在外接电容接在10，11引脚引脚(Cext,Rext/Cext)之间，之间，假如假如C有极性，正极接有极性，正极接10脚脚(Cext)若运用内部电阻若运用内部电阻(2k)，把，把9引脚引脚(Rint)接接VCC若运用外部电阻若运

21、用外部电阻(1.440k)，电阻两端分别接，电阻两端分别接11,14脚脚(Rext,VCC)输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw=0.7RC(4)连接电路：连接电路：外接电阻外接电阻内部电阻内部电阻+287.2.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1、定时、定时利用单稳态触发器输出确定宽度的脉冲，限制其利用单稳态触发器输出确定宽度的脉冲，限制其它电路，使之在它电路，使之在tW时间内动作或不动作。时间内动作或不动作。用单稳态触发器限制脉冲的定时通过用单稳态触发器限制脉冲的定时通过&单稳态单稳态触发器触发器v vIv vAv vBv vOv vAv vIv vBv vOtW29 vOvO的上升沿相对于

22、的上升沿相对于vIvI的上升沿延迟了的上升沿延迟了tW1tW1的时间，其宽的时间，其宽度由度由R1R1、C1C1确定！确定！2、延时、延时将输入信号延迟确定时间之后输出。将输入信号延迟确定时间之后输出。303、消退噪声电路、消退噪声电路(脉宽鉴别电路脉宽鉴别电路)只要设置只要设置tW，使之小于有用信，使之小于有用信号宽度，而大于噪声宽度。号宽度，而大于噪声宽度。对有用信号，在输入仍对有用信号，在输入仍保持阶段，保持阶段，CP有上升沿，有上升沿，可以输出信号；可以输出信号；对干扰，在对干扰，在CP上升沿到上升沿到来时，已经消逝，所以来时，已经消逝，所以被消掉。被消掉。VCCA1A2BCext R

23、ext/CextQ1DRC1v vIv vO7412174121(1)v vI=0D=0，R=0，触发器清零触发器清零;(2)v vI=1 D=1，R=1，CP无上升沿，触发器输出无上升沿，触发器输出不变不变;(3)v vI=1 D=1，R=1，CP上升沿上升沿，触发器输出，触发器输出1。v vIQv vOD触发器：触发器：D、R接接v vI；CP接接Q干扰脉冲干扰脉冲tW干扰脉冲干扰脉冲317.3 施密特触发器施密特触发器v具有两个稳态；具有两个稳态；v电路状态的转换与维持均依靠于外加触电路状态的转换与维持均依靠于外加触 发电平，输入电压在某一点上会导致输出发电平，输入电压在某一点上会导致输

24、出 电压的突变；电压的突变；v输入信号电压上升和下降对应的阈值电输入信号电压上升和下降对应的阈值电 压不同。压不同。VT+VT-v vIv vOv vIv vOVT+VT-输入信号为上升趋势的电压，对应阈输入信号为上升趋势的电压，对应阈值电压值电压VT+输入信号为下降趋势的电压，对应阈输入信号为下降趋势的电压，对应阈值电压值电压VT-电压传输特性具有滞回特性：电压传输特性具有滞回特性：VT+VT-VT=称为回差称为回差电路特点：电路特点：32v vIv vOVT+VT-1v vIv vO1v vIv vO逻辑逻辑符号符号VT+VT-v vIv vO逻辑逻辑符号符号电压传输特性电压传输特性电压传

25、输特性电压传输特性同相输出同相输出反相输出反相输出施密特触发器逻辑符号施密特触发器逻辑符号337.3.1 门电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器 1、电路组成：、电路组成：图图7-3-2CMOS反相器组成的施密特触发器反相器组成的施密特触发器G1、G2：CMOS反相器；反相器；设阈值电压设阈值电压Vth=VDD/2v vIv vOv vO1v vI1R1R211G1G2明显明显,G1门的输入门的输入vI1确定着电路的状态。确定着电路的状态。状态翻转的临界时刻为状态翻转的临界时刻为vI1=Vth依据叠加原理有依据叠加原理有34(1)当当v vI=0V时时 G1门截止，门截止，G2门导通

26、门导通 v vO=0V。设输入为三角波设输入为三角波由此求得正阈值电压由此求得正阈值电压VT+2、工作原理：、工作原理：tv vIVTHVT+VT+VTHv vI1=vIvI从从0V0V渐渐渐渐,只要只要vI1 VTHvI1 VTH，即，即vI VT+vI VT+时，时，vO=0VvO=0V不变。不变。tv vOv vIv vOv vO1v vI1R1R211G1G2vI从从0V渐渐渐渐,当当vI上升到使上升到使vI1=VTH时时35tv vIVTHVT+tv vO(2)vI接着接着,当使当使vI1 Vth时，时，电路发生如下正反馈过程：电路发生如下正反馈过程：v vI1 v vo1 v vo

27、 电路状态很快转换为电路状态很快转换为v vo VDD，由此负阈值电压由此负阈值电压VT-v vO=VDDVT-VTHVT-(3)v vI，到达最大值后，到达最大值后，只要，只要v vIVT-，v vO保持保持VDD不变。不变。v vIv vOv vO1v vI1R1R211G1G236tv vIVTHVT+tv vOVT-(4)vI接着接着，当，当vIVT-时，时，电路发生如下正反馈过程：电路发生如下正反馈过程：v vI1 v vo1 v vo 电路状态很快转换为电路状态很快转换为v vo=0V。(5)v vI，到达最小值后，到达最小值后上升，只要上升，只要v vI vth电电容反向充容反向

28、充电电v vA下降下降在在v vR vth时时，v vo不不翻转翻转。v vo=0v vo1=1v vo2=0v vR vthv vC经经R放电放电(或或v vo1向向C反向充电反向充电)v vA0tv vo0tv vo20tv vo10tv vRVth111RRSCAv vov vo1v vo2v vR第一暂态第一暂态54(2)当当v vRv vth时时，v vo翻翻转转v vo1、v vo2也随着一起翻也随着一起翻转转。注意注意:由于电容电压不能突变由于电容电压不能突变,当当v vo1o1 发生下跳变时发生下跳变时,v vR R下跳变同下跳变同样的值样的值。V111RRSCAv vov v

29、o1v vo2v vR0tv vo0tv vo20tv vo10tv vRVth55只要只要v vRv vth，v vo就就不翻不翻转转。(3)(3)由于由于v vo1R，忽视与非门输出电阻，且，忽视与非门输出电阻，且VOL0，则有则有597.4.2 施密特触发器构成的的多谐振荡器施密特触发器构成的的多谐振荡器v vItvOtVT+VT-T1T21v vIv vORCTT=T1+T2=振荡周期振荡周期601、石英晶体的电路符号和选频特性、石英晶体的电路符号和选频特性电路符号电路符号 电抗频率特性电抗频率特性 fXf0电电感感性性电电容容性性电电容容性性当当 f =f0 时时,电抗电抗 X=07

30、.4.3 石英晶体振荡器（石英晶体振荡器（了解了解）具有极高的等效品质因数具有极高的等效品质因数Q 选频特性极高选频特性极高 频率稳定度极高频率稳定度极高频率稳定度频率稳定度(f0/f0)可达可达10-1010-11。617.5 555定时器及其应用定时器及其应用预备学问：电压比较器预备学问：电压比较器模拟电子中有详述模拟电子中有详述电压比较器是运算放大器的非线性应用（开环）电压比较器是运算放大器的非线性应用（开环）运算放大器是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高增益、运算放大器是一种高输入阻抗、低输出阻抗、高增益、低漂移的直耦式多级放大器。低漂移的直耦式多级放大器。C+v vI+v vI-v vO

31、符号符号同相同相输入端输入端反相反相输入端输入端当当v vI+v vI-时，时，v vO=+VOmax输出为逻辑输出为逻辑1；当当v vI+V-输出输出1V-V+输出输出0门控放电管：门控放电管：受受Q控制的放电开关控制的放电开关RD输出缓冲级：输出缓冲级：提高带负载能力，隔提高带负载能力，隔离负载的影响离负载的影响RS限制电压限制电压阈值输入阈值输入触发输入触发输入放电端放电端复位端复位端电源电源接地接地输出端输出端1、电路结构、电路结构:芯片有八个管脚芯片有八个管脚阈值输入阈值输入触发输入触发输入限制电压限制电压放电端放电端输出端输出端复位端复位端电源电源接地接地63(4)v vI12/3

32、VCC;v vI21/3VCCR=0,S=0Q=1v vO=1，TD截止截止;(2)v vI11/3VCCR=1,S=1Q保持保持v vO保持，保持，TD保持保持;(3)v vI12/3VCC;v vI22/3VCC;v vI21/3VCC R=0,S=1Q=0 v vO=0，TD导通导通2、工作原理工作原理RD=0时，时，TD导通，导通，v vO=0RD1/3VCC2/3VCC设设RD=1、VCO悬空，悬空，由于三个电阻的分由于三个电阻的分压关系，压关系，RS64输输 入入输输 出出RDv vI1v vI2v vOTD状态状态0低电平低电平导通导通1低电平低电平导通导通1不变不变不变不变1高

33、电平高电平截止截止1高电平高电平截止截止555 定时器的功能表定时器的功能表则电路相应的全部阈值都发生变更。则电路相应的全部阈值都发生变更。思索：思索：RD=1时，若加限制电压时，若加限制电压VCO，如何？，如何？阈值输入阈值输入触发输入触发输入R=0S=1R=1S=0R=1S=1R=0S=065则电路相应的全部阈值都发生变更。则电路相应的全部阈值都发生变更。思索：思索：RD=1时，若加限制电压时，若加限制电压VCO，如何？，如何？vI1=VCOvI2=1/2VCO如作业如作业66(1)用用555定时器定时器构成单稳态触发器构成单稳态触发器v vIv vOVCCRCv vC0.01uF1234

34、8765电路组成：电路组成：触发信号从触发输入端触发信号从触发输入端v vI2(2)输入，输入，将放电端将放电端(7)与阈值输入端与阈值输入端(6)v vI1相连，相连，同时对电源和对地分别接入同时对电源和对地分别接入R和和C。3、555定时器的应用定时器的应用VCCvIRCQ67v vIv vOVCCRCv vC0.01uF12348765a.电路的稳态电路的稳态:vc=0，vo=0，R=S=1v vI=1(未加触发负脉冲未加触发负脉冲)：1 1）vO=0vO=0，TD TD导通，导通，vCvC快速放电至快速放电至0V0V，R=S=1 vO R=S=1 vO保持低电平不变保持低电平不变 2

35、2）vO=1vO=1，TDTD截止，截止，VCCVCC经经R R向向C C充电，充电，当当vC2/3 VCCvC2/3 VCC时，时，R=0R=0，S=1 S=1 vO=0VTDvO=0VTD导通，导通，vC vC快速放电至快速放电至0V 0V R=S=1 vO R=S=1 vO保持低电平不变保持低电平不变 。b.v vI加触发负脉冲，电路翻转为加触发负脉冲，电路翻转为暂态：暂态：v vI下跳变，当下跳变，当v vI 1/3 VCC时，时，S=0，R=1 Q=1,v vO跳变为跳变为高电平高电平，与此同时，与此同时，TD截截止，电容被充电止，电容被充电。(1)555构成单稳态触发器构成单稳态触

36、发器VCCvIRCQ68v vIv vOVCCRCv vC0.01uF12348765c.当当C充电至充电至2/3VCC时，时，R=0。如输入端触发负脉冲已消逝，即如输入端触发负脉冲已消逝，即S=1 Q=0，于是，于是vO跳变为低电跳变为低电平，同时平，同时TD导通，电容快速放电导通，电容快速放电至至0V，电路复原到稳态。，电路复原到稳态。(1)用用555定时器定时器构成单稳态触发器构成单稳态触发器VCCvIRCQ69波形图：波形图：v vItv vCtVTHVCCv vOttW该触发器是不行重复触发型该触发器是不行重复触发型因为触发器回因为触发器回0的唯一条件是的唯一条件是v vC上升至上升

37、至2/3VCC时，时，R=0。(1)用用555定时器定时器构成单稳态触发器构成单稳态触发器70在暂态过程中，在暂态过程中，即使即使v vI有新的负脉冲，有新的负脉冲，vo仍保持为仍保持为1，电路状，电路状态不变，态不变，直至暂态结束。直至暂态结束。2/3VCCRv vCv vI(S)v vOVCCtttt另外留意：此单稳态触发器另外留意：此单稳态触发器为窄脉冲触发！为窄脉冲触发！VCCvI71VTHv vCv vOVCCtW暂态持续时间暂态持续时间tW：由过渡过程三要素法求得由过渡过程三要素法求得tW对应对应v vC从从0V充电到充电到2/3VCC所需的时间所需的时间72可重复触发的单稳态触发

38、器可重复触发的单稳态触发器加一个加一个PNP型放电管型放电管T，其其e极接极接6、7脚，脚，c极接地，极接地，b极接极接v vI，VCCv vIv vORCv vC0.01uF12348765T使使v vC多了一个放电途径，当多了一个放电途径，当v vI为为0时，时，T导通，导通，v vC放电。放电。起什么起什么作用？作用？73触发过程：触发过程：(1)触发脉冲触发脉冲v vI下跳变，进入暂稳下跳变，进入暂稳态，态，T导通，导通，C放电。放电。S=0，此时此时R=1 Q=1,v vO跳变为高平，跳变为高平，电路进入暂稳态；与此同时，电路进入暂稳态；与此同时，TD截止，截止，可重复触发单稳触发器

39、可重复触发单稳触发器2/3VCCVCCtWtWv vI上跳变，上跳变，电容充电。电容充电。(3)若在若在C未充电到未充电到2/3VCC时，时，输入端又有触发脉冲，则电容通输入端又有触发脉冲，则电容通过过T放电，在负脉冲消逝后再次放电，在负脉冲消逝后再次充电充电暂稳态始终持续到两个暂稳态始终持续到两个触发脉冲的间隔大于触发脉冲的间隔大于tW,C充电充电至至2/3VCC时为止。时为止。(2)当当C充电至充电至2/3VCC时，时，R=0，并，并S=1 Q=0，于是，于是vO跳变为跳变为低电平，同时低电平，同时TD导通，电容快导通，电容快速放电至速放电至0V，电路复原到稳态。，电路复原到稳态。Rv v

40、Cv vI(S)v vO74v vOVCCR1Cv vC0.01uF12348765R2(2)构成多谐振荡器构成多谐振荡器:a.电源合闸，电源合闸，VCC经经R1、R2向向C充电，充电，v vC增大，在增大，在v vC2/3 VCC时，时，v vO=1，放电管，放电管TD截止；截止；b.vC接着增大，当接着增大，当vC2/3 VCC时，时，vO=0，放电管，放电管TD导导通；通；c.v vC经经R2 和放电管和放电管TD放电，放电，v vC下降，当下降，当v vC1/3 VCC时，时，v vO=1，放电管，放电管TD又截止；又截止；d.VCC又经又经R1、R2向向C充电，充电，v vC增大增大

41、周而复始，周而复始，v vO输出矩形波。输出矩形波。RS75VT+VT-v vCv vOtPLtPH占空比：占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH)*100%=(R2+R1)/(2R2+R1)*100%VCC经经R1、R2向向C充电充电VC经经R2和放电管和放电管TD放电放电可见占空比只与电阻有关系可见占空比只与电阻有关系76vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB充电路径：充电路径：tPH=RACln2放电路径：放电路径：tPL=RBCln2占空比：占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH)*100%=RA/(RA+RB)*100%占空比可调的方波发生器占空比可调的

42、方波发生器 利用利用D单向导电特性，将单向导电特性，将充、放电回路分开，再加上充、放电回路分开，再加上电位器调整，便构成了占空电位器调整，便构成了占空比可调的多谐振荡器比可调的多谐振荡器77a.v vI1/3VCC时时，C1输出高电输出高电平，平，C2输出低电平，输出低电平，v vO=1c.1/3VCC v vI2/3VCC时时，C1输出低电输出低电平，平，C2输出高电平，输出高电平，v vO=0RS78假如假如vI从小变大，从小变大，vI1/3VCC vO=11/3VCC vI2/3VCC vO=0假如假如vI从大变小，从大变小，vI2/3VCC vO=01/3VCCvI2/3VCC vO=

43、0 vI1/3VCC vO=1设设v vI输入为三角波输入为三角波v vIv vOVCC12348765VCOVCC1v vO1VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCC反相输出的施密特触发器反相输出的施密特触发器RS 若在若在5引脚上加限制电压，可以变更引脚上加限制电压，可以变更VT+,VT-。79v vIv vO1电压传输特性：电压传输特性：VT+VT-v vIv vOVCC12348765VCOVCC1v vO1RSvO=0时，时，vO1=0V；vO=1时，时，vO1=VCC1。80tv vOVT+2/3 VCCVT-1/3 VCCv vIt波形图波形图三角波三角波矩形波矩形波波形变换波

44、形变换81(1)多谐振荡器多谐振荡器产生矩形波，时钟脉冲波产生矩形波，时钟脉冲波(2)单稳态触发器单稳态触发器定时、延时，消退噪声定时、延时，消退噪声(3)施密特触发器施密特触发器滤波整形，波形变换滤波整形，波形变换(4)555定时器定时器多用途器件多用途器件小小 结结end82作业作业1:P246(只定性画出波形图只定性画出波形图)(2)7.4.1,7.4.2(均只定性画出波形图均只定性画出波形图)(3)7.5.4,7.5.7,7.5.10,7.5.11 提示：此为微分型单稳态触发器，稳态是提示：此为微分型单稳态触发器，稳态是v vI=0。作业作业2:P248作业作业3:P250837.5.

45、4用用555定时器接成如图所示电路，试求：定时器接成如图所示电路，试求：（1）当）当VCC=12V，而且没有外接限制电压时，而且没有外接限制电压时，VT+、VT-及及VT的值；的值；（2）当）当VCC=9V，外接限制电压，外接限制电压VCO=5V时，时，VT+、VT-、VT各为多少。各为多少。解：（解：（1）当）当VCC=12V，而且没有外接限制，而且没有外接限制电压时，电压时，VT+=2/3 VCC=8V VT-=1/3 VCC=4VVT的的=VT+-VT-=4V （2）当）当VCC=9V，外接限制电压，外接限制电压VCO=5V时，时，VT+=VCO=5VVT-=1/2 VCO=2.5VVT

46、的的=VT+值值-VT-=2.5V848.4.4 下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，设初态触发器，设初态Q=0。多谐振荡器的振荡频率多谐振荡器的振荡频率代入代入R3、C2、f 的值，的值，求出求出R2=0.61 k 留意留意此处的连接此处的连接85v vo1t0v vC2t0v vo2t0v vC1t02/3VCC1/3VCCtW2/3VCC86施密特施密特触发器触发器可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器失落脉冲检测器失落脉冲检测器7-5-107-5-108.4.487报警报警信号信号2/3VCCtW8889波形图：波形图：Tv vo1t0v vI2t0v vo2t0VDDVDD+V

47、D+tW多谐振荡器多谐振荡器输出确定周期输出确定周期的矩形波的矩形波微分电路微分电路输出尖脉冲输出尖脉冲二极管二极管限幅限幅单稳态触发器单稳态触发器输出脉宽确定输出脉宽确定的矩形波的矩形波R1T但但tW保持不变！保持不变！频率可调、脉宽不变的方波发生器频率可调、脉宽不变的方波发生器90小测验：小测验：分别接受反馈清零法和反馈置数法两种方法用集成分别接受反馈清零法和反馈置数法两种方法用集成同步四位二进制加法计数器同步四位二进制加法计数器74161实现实现24进制计数器，进制计数器，画出逻辑示意图。画出逻辑示意图。74161CR D0 D1 D2 D3CETCEPCP TCPEQ0 Q1 Q2 Q3CET、CEP：使能端，高电平有效；：使能端，高电平有效；CP：时钟脉冲输入端；：时钟脉冲输入端；CR：异步清零端，低电平有效；：异步清零端，低电平有效；PE：同步置数端，低电平有效；：同步置数端，低电平有效；TC：进位输出端；：进位输出端；D3D2D1D0：置数输入端；：置数输入端；Q3Q2Q1Q0：输出端。：输出端。91