第8章波形产生和变换(新).ppt

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1、第8章上页下页返回8.4.1 555定时器的原理8.4.2 用555定时器组成多谐振荡器8.4.3 用555定时器组成单稳态触 器和施密特触发器概述第四节第四节 集成定时器集成定时器 555555集成定时器是一种模拟电路和数集成定时器是一种模拟电路和数字电路结合的中规模集成电路。字电路结合的中规模集成电路。常用的常用的555555定时器有定时器有4个，个，BJT两个：两个：555和和556（含有两个（含有两个555），），CMOS两个：两个：7555和和7556（含有两个（含有两个7555）.双极型双极型定时器定时器5G1555 CMOS定时器定时器CB7555CB7555上页下页返回 555

2、电路是美国电路是美国Signetics公司公司1972年研制的年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个输入端设计有三个5k电阻而得名。电阻而得名。第8章第四节第四节 集成定时器集成定时器 不需要任何输入信号；必须在电路中引入足够强的正反馈。波形产生电路包括正弦和非正弦(如方波、三角波)波形产生电路。波形产生电路的共同特点：波形产生电路的共同特点：上页下页返回第8章8.4.1 555定时器的原理 555555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟电路和数字电路集成定时器是一种将模拟

3、电路和数字电路集成于一体的电子器件。于一体的电子器件。于一体的电子器件。于一体的电子器件。外接适当的电阻、电容能方外接适当的电阻、电容能方便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器发器等等多种电路。多种电路。多种电路。多种电路。555555定时器在工业控制、定时、定时器在工业控制、定时、定时器在工业控制、定时、定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。检测、报警等方面有广泛应用。检测、报警等方面有广泛应用。检测、报警等方面有广泛应用。1.1.555555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原

4、理分压器：分压器：分压器：分压器：由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成由三个等值电阻构成比较器：比较器：比较器：比较器：由电压比较器由电压比较器由电压比较器由电压比较器C1C1和和和和C2C2构成构成构成构成R-SR-S触发器触发器触发器触发器放电开关管放电开关管放电开关管放电开关管T T第8章上页下页返回RDSDQQ4+C1C2C1输出为1，C2输出为0Q为0，T截止，输出为截止，输出为1 1当U6 UDD，U2 UDD时3231RT上页下页18RRR7265控制端控制端(CO)阈值端阈值端(TH)放电晶体管放电晶体管分压器分压器比较器比较器31G反相器反相器放电端放电端

5、(D)+UDD复位输出端输出端GND1001RS触发器触发器当U6 UDD，U2 UDD时3231C1输出为0，C2输出为101Q为1，T导通导通，输出为输出为0 010 0第8章触发端触发端(TR)返回输输 入入输输 出出TH（U6）TR（U2）复位端R输出放电管T X X 0 0 0 导通导通 UDD UDD 1 1 1 1 截止截止3231 UDD UDD 1 1 0 0 导通导通3231 UDD UDD 1 1 不变不变 不变不变3231上页下页555555定时器功能表定时器功能表GND第8章56271841+C1+C2RDSDQQG3RRRRT+UDD放电晶体管复位输出端输出端控制端

6、控制端(CO)阈值端阈值端(TH)触发端触发端(TR)放电端放电端(D)返回4+C2TN上页下页TH3D+UDDGNDCB7555CB7555集成定时器的电路结构图集成定时器的电路结构图第8章TR返回111111G G1 1G G2 2G G3 3G G4 4G G5 5G G6 6C1+C2+RRRCORD865271OUTQ上页下页2.2.用用555定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器 多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩形脉冲。形脉冲。第一暂态第

7、二暂态第8章返回+UDDu08 473625555工作原理工作原理上页下页第8章00u03UDD23UDD1uc（u2）UDD，u6 UDD，T截止，输出u0=1，3132 uc上升，uc（u2）UDD，u6 UDD，（保持不变）3132接通UDD，C充电，uc上升，uc（u2）UDD，u6 UDD，T导通，C放电，输出Q=03132C放电C放电，uc下降 u2 UDD，u6 UDD，T截止，输出u0=1，C又充电31321 1 0 0 1 1T1=（R1+R2）Cln2 0.7（R1+R2）CT1C充电 放电R1R20.01ufCttTH（U6）TR（U2）放电管T1 1 1 1 截止截止R

8、uo32 UDD31 UDD2 UDD3 UDD131 1 0 0 导通导通32 UDD UDD131 1 不变不变 不变不变uc1返回T2=R2Cln2 0.7 R2CT2T=T1+T2 0.7（R1+2R2）CTUCC+C1+C2QQRDSD.5K5K5KVAVB T13245678(复位端复位端)(地地)uO由由由由555555定时器组成的多谐振荡器定时器组成的多谐振荡器定时器组成的多谐振荡器定时器组成的多谐振荡器工作原理工作原理接通电源接通电源通电前通电前通电前通电前u uC C=0=00111002/3 UCCRD=1SD=0.uCR1R2.+C充电充电C放电放电12/3 UCC01

9、101Q=0导通导通1稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态3.1 3.1 由由由由555555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器(地地)uCR1+U+UCCCCuiU UCCCC+C1+C2QQRDSD5K5K5KVAVB T1348(复位端复位端)uO65271101Q=1截止截止暂稳状态暂稳状态暂稳状态暂稳状态02/3 UCC1010Q=1010 110稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态Q=0+UCC48562713.0.01 FuCCuiuoRuituCtuOt(1/3UCC)Q=0Q=1T导通，导通，C通过通过T放电放电,uC 0

10、接通电源接通电源RD=0SD=1保持保持“0”态态RD=1SD=1上升到上升到2/3 UCCuituCtuOt暂稳态暂稳态tptp=RC ln3=1.1RC+UCC48562713.0.01 FuCCuiuO2/3UCCRD=1SD=0Q=1Q=0T截止截止C充电充电RD=0SD=1Q=0Q=1因此暂稳态的长短因此暂稳态的长短取决于取决于RC时间常数时间常数R单稳态触发器单稳态触发器上页下页第8章C2+RDSDQQGR1TRRR+C1 设uC=0，当ui=1（未来信号）电容C被充电，1 11 1 设Q=0，Q=1时，T导通，C放电，uc 0 C1输出为“1”，输出“0”保持不变。0 01 10

11、01 10 01 1C放电1 11 11 10 0返回RC复位+UDDuouiuCC1、C2输出高电平，输出端保持原状态不变。分两种情况讨论 设Q=1，Q=0时，T截止，C充电，ucuc UCC，C1输出为“0”，32T又导通，C放电，C1输出为“1”，输出“0”。当无触发信号时，触发器将为Q=0的稳定状态。上页下页第8章uouittt当无触发信号时，触发器处于其输出u0=“0”的稳定状态当有输入信号时，ui UDD，C2输出为“0”，Q=“1”，Q=“0”，T截止，C充电13uc 上升Uc UDD，ui UDD，C1为“1”，C2为“1”，输出保持不变231323当uc UDD 时，使C1输

12、出为“0”，Q=“0”，Q=“1”0 01 10 01 1T导通，uc 放电，回到无触发信号时稳态返回+UDDC2+RDSDQQR1RRR+C1uouiRC0 00 0101 11 10 01 11 1UDD23UDD13uC输出矩形脉冲宽度输出矩形脉冲宽度 tW=RCIn3 1.1RC0 00 00 0例例例例1 1：单稳态触发器构成单稳态触发器构成单稳态触发器构成单稳态触发器构成短时用照明灯短时用照明灯48162357uouiUCCSRCuituottp若若若若S S S S未按下未按下未按下未按下,则则则则 u ui i =1=1=1=1 若若若若S S S S按下按下按下按下,则则则则

13、 u ui i =0=0=0=0 第8章uo按一下按一下按钮按钮 S未按未按0KT的线圈的线圈不通电不通电KT 的触点的触点断开断开灯灯灭灭1通电通电闭合闭合亮亮灯亮的时间为：灯亮的时间为：灯亮的时间为：灯亮的时间为：t tp p =1.1=1.1 R CR C48162357uOuiUCCCSKTKTD1D2R第8章上页下页 如图为一简单的具有自动关断功能的照明如图为一简单的具有自动关断功能的照明灯电路，试说明其工作原理灯电路，试说明其工作原理。第8章返回例例24.7MR R1 1R R2 2R R3 3R R4 4Z ZC C1 1T T4.7M1k1M200F+8476213CB7555

14、IC+U UDDDD（4.5V4.5V）OFFOFFONONL L3V3V200mA200mATHDTRRD8 4 27361555+6VLED50F200k金属片+上页 如图为一简易触摸开关电路，当手模金属如图为一简易触摸开关电路，当手模金属片时片时,发光二极管发光二极管LED亮亮，经过一定时间，发光二极，经过一定时间，发光二极管熄灭。管熄灭。555555定时器构成何种电路？定时器构成何种电路？第8章返回下页例例3第8章返回下页3.23.2 用用用用555555集成定时器组成施密特触发器集成定时器组成施密特触发器集成定时器组成施密特触发器集成定时器组成施密特触发器上页 施密特触发器有两个稳定

15、状态，也是一种双稳态触发器，但它与第4章介绍的触发器不同。有如下特点：（1）不具有记忆保持功能，其稳定状态依赖输入信不具有记忆保持功能，其稳定状态依赖输入信 号来维持；号来维持；（2）它属于电平触发，而不是脉冲触发；它属于电平触发，而不是脉冲触发；（3）两种状态翻转时的输入电压（称阈值电压）不同。两种状态翻转时的输入电压（称阈值电压）不同。第8章返回下页uiUOHU0L0UT-UT+上页电压传输特性曲线电压传输特性曲线图形符号图形符号u0uiu0回差电压UT=UT+UT-上页返回第8章工作原理工作原理26843517CB75550.01FuiTHTRu0+UDD+UDDu0RTH（U6）TR（

16、U2）放电管T1 1 1 1 截止截止Ruo32 UDD31 UDD2 UDD3 UDD131 1 0 0 导通导通32 UDD UDD131 1 不变不变 不变不变下页上页返回第8章ttUOMUOL00uo工作原理工作原理uiUDDUDD2313ui UDD13u6 UDD，23，T截止，输出 u0=1u2 UDD13u6 UDD，23，T截止，输出 u0=1u2 UDD13u6 UDD，23，T导通，输出 u0=0u2 UDD13u6 UDD，23，T截止，输出 u0=1下页上页 如图为一个根据环境亮度变化能自动开启、如图为一个根据环境亮度变化能自动开启、关断功能的照明灯控制电路，试说明其工作原理关断功能的照明灯控制电路，试说明其工作原理。第8章返回例例1R1R R2 2CT T10k0.01F8456213CB7555IC+UDDL L照明灯照明灯DLDRLDRKK