第十七章电路及应用优秀PPT.ppt
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1、第十七章第十七章 电路及应电路及应用用第一页,本课件共有60页06 十二月 20222 概述概述 一、常见的几种脉冲信号波形一、常见的几种脉冲信号波形 “脉脉冲冲”是是指指脉脉动动和和短短促促的的意意思思。我我们们所所讨讨论论的的脉脉冲冲信信号号是是指指在在短短暂暂时时间间间间隔隔内内作作用用于于电电路路的的电电压压或或电电流流。从从广广义义来来说说,各各种种非非正正弦弦信信号号统统称称为为脉脉冲冲信信号号。脉脉冲冲信信号号的的波形多种多样波形多种多样,图图17.1给出了几种常见的脉冲信号波形。给出了几种常见的脉冲信号波形。第二页,本课件共有60页06 十二月 20223 图17.1 几种常见
2、的脉冲信号波形(a)矩形波;(b)方波;(c)尖脉冲;(d)锯齿波;(e)三角波;(f)阶梯波第三页,本课件共有60页06 十二月 20224 二、二、脉冲波形参数脉冲波形参数 为为了了表表征征脉脉冲冲波波形形的的特特性性,以以便便对对它它进进行行分分析析,我我们们仅仅以以矩矩形形脉脉冲冲波波形形为为例例,介介绍绍脉脉冲冲波波形形的的参参数数。如如图图17.2所所示示的的矩矩形形脉脉冲冲波波形形,可可用用以以下下几几个个主主要要参参数数表表示示:(1)脉脉冲幅度冲幅度Um脉冲电压的最大变化幅度;脉冲电压的最大变化幅度;(2)脉脉冲冲宽宽度度tw从从脉脉冲冲前前沿沿0.5Um至至脉脉冲冲后后沿沿
3、0.5Um的时间间隔;的时间间隔;(3)上上升升时时间间tr脉脉冲冲前前沿沿从从0.1Um上上升升到到0.9Um所所需需要要的时间;的时间;(4)下下降降时时间间tf脉脉冲冲后后沿沿从从0.9Um下下降降到到0.1Um所所需需要的时间;要的时间;第四页,本课件共有60页06 十二月 20225 图17.2 矩形脉冲波形的参数 第五页,本课件共有60页06 十二月 20226 (5)脉脉冲冲周周期期T周周期期性性重重复复的的脉脉冲冲中中,两两个个相相邻邻脉脉冲冲上相对应点之间的时间间隔。上相对应点之间的时间间隔。有时也用脉冲重复频率有时也用脉冲重复频率f=1/T表示,表示,f表示单位时间内表示单
4、位时间内脉冲重复变化的次数。脉冲重复变化的次数。第六页,本课件共有60页06 十二月 20227 17.1 555集成定时器电路集成定时器电路 555定定时时器器电电路路是是一一种种中中规规模模集集成成定定时时器器,目目前前应应用用十十分分广广泛泛。通通常常只只需需外外接接几几个个阻阻容容元元件件,就就可可以以构构成成各各种种不不同同用用途途的的脉脉冲冲电电路路,如如多多谐谐振振荡荡器器、单单稳稳态态触触发发器器以以及及施密特触发器等。施密特触发器等。555定定时时电电路路有有TTL集集成成定定时时电电路路和和CMOS集集成成定定时时电电路路,它它们们的的逻逻辑辑功功能能与与外外引引线线排排列
5、列都都完完全全相相同同。我我们们以以CMOS集成定时器集成定时器CC7555为例进行介绍。为例进行介绍。第七页,本课件共有60页06 十二月 20228 一、电路组成一、电路组成 图图17.1.1所所示示为为CC7555的的电电路路和和外外引引线线排排列列图图。由由图图17.1.1(a)可可以以看看出出,电电路路由由电电阻阻分分压压器器、电电压压比比较较器器、基基本本触触发发器器、MOS管管构构成成的的放放电电开开关关和和输输出出驱驱动动电电路路等等几部分组成。几部分组成。第八页,本课件共有60页06 十二月 20229 1.电阻分压器 电电阻阻分分压压器器由由3个个阻阻值值相相同同的的电电阻
6、阻串串联联构构成成。它它为为两两个个比比较较器器C1和和C2提提供供基基准准电电平平。如如引引脚脚5悬悬空空,则则比比较较器器C1的的基基准准电电平平为为(2/3)UDD,比比较较器器C2的的基基准准电电平平为为(1/3)UDD。如如果果在在引引脚脚5外外接接电电压压,则则可可改改变变两两个个比比较较器器C1和和C2的的基基准准电电平平。当当引引脚脚5不不外外接接电电压压时时,通通常常接接0.01F的的电电容容,再再接接地地,以以抑制干扰抑制干扰,起稳定电阻上的分压比的作用。起稳定电阻上的分压比的作用。第九页,本课件共有60页06 十二月 202210 2.比较器 比比较较器器C1和和C2是是
7、两两个个结结构构完完全全相相同同的的高高精精度度电电压压比比较较器器。C1的的引引脚脚6称称为为高高触触发发输输入入端端(也也称称阈阈值值输输入入端端)TH,C2的引脚的引脚2称为低触发输入端称为低触发输入端TR。当。当 U6(2/3)UDD时时,C1输输出出高高电电平平,否否则则,C1输输出出低低电电平平;当当U2(1/3)UDD时时,C2输输出出低低电电平平,否否则则输输出出高高电电平平。比比较较器器C1和和C2的输出直接控制基本的输出直接控制基本RS触发器的状态。触发器的状态。第十页,本课件共有60页06 十二月 202211图17.1.1 CC7555集成定时电路 (a)电路;(b)外
8、引线排列图 第十一页,本课件共有60页06 十二月 202212 图17.1.1 CC7555集成定时电路 (a)电路;(b)外引线排列图 第十二页,本课件共有60页06 十二月 202213 3.基本RS触发器 基基本本RS触触发发器器由由两两个个或或非非门门组组成成,它它的的状状态态由由两两个个比比较较器器的的输输出出控控制制。根根据据基基本本RS触触发发器器的的工工作作原原理理,就就可可以决定触发器输出端的状态。以决定触发器输出端的状态。端端(引引脚脚4)是是专专门门设设置置的的可可由由外外电电路路置置“0”的的复复位位端端。当当 =0时时,Q=0。平平时时 =1,即即 端端可可接接+U
9、DD端。端。第十三页,本课件共有60页06 十二月 202214 4.放电开关管和输出缓冲级 放放电电开开关关管管是是N沟沟道道增增强强型型MOS管管,其其栅栅极极受受基基本本RS触触发发器器 端端状状态态的的控控制制。若若Q=0,=1时时,放放电电管管V导通;若导通;若Q=1,=0,放电管,放电管V截止。截止。两两级级反反相相器器构构成成输输出出缓缓冲冲级级。采采用用反反相相器器是是为为了了提提高电流驱动能力,同时隔离负载对定时器的影响。高电流驱动能力,同时隔离负载对定时器的影响。根根据据上上面面介介绍绍,现现将将555定定时时器器引引出出端端的的功功能能列列于于表表17.1.1。第十四页,
10、本课件共有60页06 十二月 202215 表17.1.1 555定时器引出端功能说明 符号功能符号功能TH高触发断OUT输出底触发断复位D放电端CO控制电压第十五页,本课件共有60页06 十二月 202216 二、工作原理及特点二、工作原理及特点 综综上上所所述述,可可以以列列出出CC7555集集成成定定时时器器的的功功能能表表,如如表表17.1.2所所示示。CC7555定定时时器器是是一一种种功功能能强强、电电路路简简单单、使使用用十十分分灵灵活活、便便于于调调节节的的电电路路,具具有有功功耗耗低低、电电源源电电压压范范围围宽宽、输输入入阻阻抗抗极极高高、定定时时元元件件的的选选择择范范围
11、围大大等特点,但输出电流比双极型等特点,但输出电流比双极型(如如5G555)小。小。第十六页,本课件共有60页06 十二月 202217表17.1.2 CC7555定时器功能表 第十七页,本课件共有60页06 十二月 202218 17.2.1、单稳态触发器、单稳态触发器 单单稳稳态态触触发发器器是是一一种种只只有有一一个个稳稳定定状状态态的的电电路路,它它的的另另一一个个状状态态是是暂暂稳稳态态。在在外外加加触触发发脉脉冲冲作作用用下下,电电路路能能够够从从稳稳定定状状态态翻翻转转到到暂暂稳稳状状态态,经经过过一一段段时时间间后后,靠靠电电路路自自身身的的作作用用,将将自自动动返返回回到到稳
12、稳定定状状态态,并并在在输输出出端端获获得得一一个个脉脉冲冲宽宽度度为为tw的的矩矩形形波波。在在单单稳稳态态触触发发器器中中,输输出出的的脉脉冲冲宽宽度度tw就就是是暂暂稳稳态态的的维维持持时时间间,其其长长短短取取决决于于电电路路自自身身的的参参数数,而而与触发脉冲无关。与触发脉冲无关。17.2 55517.2 555电路的应用举例电路的应用举例第十八页,本课件共有60页06 十二月 202219 一、电路组成 图图17.2.1(a)是是用用CC7555构构成成的的单单稳稳态态触触发发器器。图图中中,R、C为为外外接接定定时时元元件件,输输入入触触发发信信号号ui接接在在低低触触发发 端。
13、端。第十九页,本课件共有60页06 十二月 202220图17.2.1 CC7555构成的单稳态触发器 (a)电路;(b)工作波形图第二十页,本课件共有60页06 十二月 202221图17.2.1 CC7555构成的单稳态触发器 (a)电路;(b)工作波形图第二十一页,本课件共有60页06 十二月 202222 二、二、工作原理 1.电路的稳态 静静态态时时,触触发发器器信信号号ui为为高高电电平平,因因电电容容未未充充电电,故故TH端端为为低低电电平平。根根据据555定定时时电电路路工工作作原原理理可可知知,基基本本RS触触发发器器处处于于保保持持状状态态。接接通通电电源源时时,可可能能Q
14、=0,也也可可能能Q=1。如如果果Q=0,=1,放放电电管管V导导通通,电电容容C被被旁旁路路而而无无法法充充电电。因因此此电电路路就就稳稳定定在在Q=0,=1的的状状态态,输输出出uo为为低低电电平平;如如果果Q=1,=0,那那么么放放电电管管V截截止止,因因此此接接通通电电源源后后,电电路路有有一一个个逐逐渐渐稳稳定定的的过过程程:即即电电源源+UDD经经电电阻阻R对对电电容容C充充电电,电电容容两两端端电电压压uC上上升。升。第二十二页,本课件共有60页06 十二月 202223 2.在外加触发信号作用下,电路从稳态翻转到暂稳态 在在触触发发脉脉冲冲uiRC。代入上式求得代入上式求得 第
15、二十六页,本课件共有60页06 十二月 202227 输输出出脉脉冲冲宽宽度度tw与与定定时时元元件件R、C大大小小有有关关,而而与与电电源源电电压压、输输入入脉脉冲冲宽宽度度无无关关,改改变变定定时时元元件件R和和C可可改改变变输输出出脉脉宽宽tw。如如果果利利用用外外接接电电路路改改变变CO端端(5号号端端)的的电电位位,则则可可以以改改变变单稳态电路的翻转电平,使暂稳态持续时间单稳态电路的翻转电平,使暂稳态持续时间tw改变。改变。注注意意,为为了了使使电电路路正正常常工工作作,要要求求外外加加触触发发脉脉冲冲ui的的宽宽度度应应小小于于输输出出脉脉宽宽tw,且且负负脉脉冲冲ui的的数数值
16、值一一定定要要低低于于(1/3)UDD。第二十七页,本课件共有60页06 十二月 202228 四、四、单稳态触发器的应用 单单稳稳态态触触发发器器是是常常见见的的脉脉冲冲基基本本单单元元电电路路之之一一,它它被被广广泛泛的的用作脉冲的定时和延时。用作脉冲的定时和延时。1.脉冲的定时 由由于于单单稳稳态态触触发发器器能能产产生生一一定定宽宽度度tw的的矩矩形形输输出出脉脉冲冲,利利用用这这个个矩矩形形脉脉冲冲去去控控制制某某电电路路,使使它它在在tw时时间间内内动动作作(或或不不动动作作),这这就就是是脉脉冲冲的的定定时时。如如图图17.2.2(a)所所示示是是利利用用输输出出宽宽度度为为tw
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