第11章脉冲波形的产生和整形.ppt

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1、第第11章章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形 11.5 多谐振荡器11.4 单稳态触发器11.2 集成555定时器11.3 施密特触发器11.1 概述矩形脉冲波形的参数 脉冲幅度Um脉冲宽度tw上升时间tr下降时间tf脉冲周期T占空比q11.1 11.1 概述概述几种常用的脉冲电路 施密特触发器施密特触发器：单稳态触发器：单稳态触发器：多谐振荡器多谐振荡器：11.2 集成集成555定时器定时器 是一种多用途的单片中规模集成电路。只需外是一种多用途的单片中规模集成电路。只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。密特触发器。有双极型

2、和有双极型和CMOSCMOS两种类型，其型号分别有两种类型，其型号分别有NE555NE555（或或5 5G555G555）和和C7555C7555等。等。一般双极型一般双极型555555定时器具有较大的驱动能力，定时器具有较大的驱动能力，而而CMOSCMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。点。555集成定时器的电路结构与工作原理 CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源电源复位复位12658437Ov,vI2vI1vvICVCCvO555555(a)(a)(b)(b)DR阈值

3、输入阈值输入控制电压控制电压触发输入触发输入放电端放电端NE555集成定时器集成定时器 (a)a)电路电路 (b)b)外部引线排列图外部引线排列图555集成定时器的电路组成 电阻分压器电阻分压器 比较器当比较器当vI12Vcc/3时，时，C1输出高电平，否则输出高电平，否则C1输出低电平；当输出低电平；当vI2Vcc/3时，时，C2输出低电平，输出低电平，否则输否则输出高电平。出高电平。基本基本RS触发器触发器 放电三极管放电三极管T和输出缓冲器和输出缓冲器G 555定时器工作原理 4.516V电压电压控制端控制端高高电平触发端低低电平触发端复位端复位端低低低低电平有效电平有效放电端放电端55

4、5555定时器工作原理（定时器工作原理（2 2）（1）当）当RD=0时，时，Vo=“0”，T导通。清导通。清0（复位）。（复位）。010导通（2）当当vI12Vcc/3，vI2Vcc/3时时，输出输出端端vO=“0”=“0”，T导通导通。1011010（3）当）当vI12Vcc/3，vI2Vcc/3时时，输出，输出端端vO=“1”=“1”，T截止。截止。101001截止（4）当）当vI1Vcc/3时，触发器状态不变，电路亦保持时，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。原状态不变。1555定时器的功能表 阈值输入阈值输入(V VI1I1)触发输入触发输入(V VI2I2)复位复位(R RD D)

5、输出输出(V VO O)放电管放电管 T T 0 0 0 0 导通导通 ccV32 ccV32 ccV31 1 0 导通导通 ccV31 1 不变不变 不变不变 11.3 施密特触发器施密特触发器 有两个稳定状态有两个稳定状态，但与一般触发器的区别在，但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号，于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号，而且而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发信稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号号，因此它的触发方式是电平触发。，因此它的触发方式是电平触发。具有回差电压特性具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲

6、。压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。用555定时器构成的施密特触发器 输入输入v vI I 小于小于VccVcc/3/3时时，阈值输入，阈值输入V VI1I1和触发输入和触发输入V VI2I2均小于，均小于，vo1输出高电平，放电管输出高电平，放电管T T截止截止。当当vI上升到大于上升到大于VccVcc/3/3，小于小于2 2VccVcc/3/3时，时，vo1输出保输出保持不变，输出仍为高电平。持不变，输出仍为高电平。当当vI上升到上升到2 2VccVcc/3/3时，时，vo1输出跳变为低电平输出跳变为低电平，并且，并且在在v vI I大于大于2 2VccVcc/3/3期间，期间，v vo1o

7、1输出低电平，输出低电平，放放电电管管T T饱饱和和导导通。通。当当vI从大于从大于2 2VccVcc/3/3下降到小于下降到小于2 2VccVcc/3/3但大于但大于VccVcc/3/3时，时，vo1输出保持不变，输出仍为低电平。输出保持不变，输出仍为低电平。当当vI下降到下降到VccVcc/3/3时，时，vo1输出跳变为高电平，而且输出跳变为高电平，而且在在vI小于小于2 2VccVcc/3/3期间，电路的这种状态不变。期间，电路的这种状态不变。返回到555功能表施密特触发器的应用举例(1)输入输入信号信号正正弦弦波波振振荡器荡器11输入输出VVT+T-慢输入波形的慢输入波形的TTL系统接

8、口系统接口波形整形和变换波形整形和变换施密特触发器的应用举例(2)用施密特触发器鉴别脉冲幅度用施密特触发器鉴别脉冲幅度施密特触发器的应用举例(3)用施密特触发器产生方波用施密特触发器产生方波11.4单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器具有下列特点：单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，稳定

9、状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。仅决定于电路本身的参数。用用555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器 电路组成和工作波形电路组成和工作波形 返回到555功能表单稳态触发器的工作原理单稳态触发器的工作原理1 1、当电路无触发信号时，、当电路无触发信号时，v vI I保持高电平（大于保持高电平（大于VccVcc/3/3），），电路工作在稳定状态，即输出端电路工作在稳定状态，即输出端v vO O保持低保持低电平，电平，555555内放电三极管内放电三极管T饱和导通，管脚饱和导通，管脚7“7“接地接地”，电容电压，电容电压v vC C为为0 0V V。4

10、4、当暂稳态结束后，电容、当暂稳态结束后，电容C C通过饱和导通的三极管通过饱和导通的三极管T T放电，放电，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。号。4 4、当、当v vC C上升至阈值电压时（上升至阈值电压时（v vI I已回到高电平，使触发输入已回到高电平，使触发输入V VI2I2大于大于VccVcc/3/3），），输出电压输出电压v vO O由高电平跳变为低电平，由高电平跳变为低电平，555555内放电三极管内放电三极管T由截止转为饱和导通，管脚由截止转为饱和导通，管脚7“7“接地接地”，电路由暂稳态重新转入稳态。电

11、路由暂稳态重新转入稳态。3 3、在暂稳态期间，、在暂稳态期间，555555内放电三极管内放电三极管T截止，截止，V VCCCC经经R R向向C C充电。电容电压充电。电容电压v vC C由由0 0V V开始增大，在电容电开始增大，在电容电压压v vC C上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。2 2、当、当v vI I下降沿到达时，下降沿到达时，555555触发输入端（触发输入端（2 2脚）由高电脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发平跳变为低电平，电路被触发(阈值输入阈值输入V VI1I1 和触发输入和触发输入V VI2I2均小于均小于VccVcc/

12、3)/3)，v vO O由低电平跳变为高电平，由低电平跳变为高电平，555555内放内放电三极管电三极管T截止，电路由稳态转入暂稳态。截止，电路由稳态转入暂稳态。返回到555功能表电路的输出脉冲宽度和对触发脉冲的要求电路的输出脉冲宽度和对触发脉冲的要求 电路的输出脉冲宽度（即暂稳态维持时间）电路的输出脉冲宽度（即暂稳态维持时间）：T TW W RCln3 RCln3 1.1RC 1.1RC上面的分析可知，该电路要求上面的分析可知，该电路要求vI的脉冲宽度一的脉冲宽度一定要小于定要小于TW，触发时触发时vIVcc/3，否则电路无否则电路无法工作。法工作。单稳态触发器的应用(1)延时与定时延时与定

13、时 单稳态触发器用于延时、定时单稳态触发器用于延时、定时 v v/O O的下降沿比的下降沿比v vI I的下降沿滞后了时间的下降沿滞后了时间t tW W，即延迟了时间即延迟了时间t tW W。单稳态触发器的输单稳态触发器的输出电压出电压v v/O O，用作与门的用作与门的输入定时控制信号，显输入定时控制信号，显然与门打开的时间就是然与门打开的时间就是单稳态触发器输出脉冲单稳态触发器输出脉冲v v/O O的宽度的宽度t tW W。单稳态触发器的应用(2)整形整形：把不规则的输入信号把不规则的输入信号v vI I，整形成为幅度和宽度都相同整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲的标准矩形脉冲v vO

14、 O。单稳态触发器用于波形的整形单稳态触发器用于波形的整形单稳态触发器的应用(3)触摸定时控制开关触摸定时控制开关：只只要用手触摸一下金属片要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚触发输入端（管脚2）加入）加入一个负脉冲，一个负脉冲，555输出端输出端（管脚（管脚3）输出高电平，灯）输出高电平，灯泡（泡（RL）发光，当暂稳态时发光，当暂稳态时间（间（tW）结束时，结束时，555输出输出端恢复低电平，灯泡熄灭。端恢复低电平，灯泡熄灭。触摸式定时控制开关电路触摸式定时控制开关电路11.5多谐振荡器多谐振荡器 多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态多谐振荡

15、器没有稳态，只有两个暂稳态，它们，它们做交替变化，做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号输出连续的矩形脉冲信号，因此，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。用用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 用施密特触发器构成的多谐振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器返回到555功能表用用555定时器构成的多谐振荡器的定时器构成的多谐振荡器的工作原理工作原理1 1、接接通通电电源源时时，由由于于V Vc c0V0V，所所以以输输出出V Vo o为为高高电电平平，555555电电路路内内部部的的放放电电三三极极管管T T截截止止，电电源源V Vccc

16、c通过电阻通过电阻R R1 1和和R R2 2对电容对电容C C充电，充电，返回到555功能表2 2、电容电压、电容电压V Vc c上升。当充电到电容电压上升。当充电到电容电压V Vc c=2Vcc/3=2Vcc/3时，时，输出输出V Vo o跳变为低电平，同时放电管跳变为低电平，同时放电管T T导通，电容导通，电容C C又要又要通过通过R R2 2放电，放电，3 3、当电容电压、当电容电压V Vc c下降到时下降到时VccVcc/3/3，输出输出V Vo o又跳变为又跳变为高电平，同时放电管高电平，同时放电管T T截止，电容截止，电容C C又重新充电。又重新充电。以后重复以上过程，获得方波输出。以后重复以上过程，获得方波输出。4 4、振荡周期为、振荡周期为：T=TT=T1 1+T+T2 20.7(0.7(R R1 1+2+2R R2 2)C C 用施密特触发器构成的多谐振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例(1)简易温控报警器简易温控报警器 多谐振荡器用作简易温控报警电路多谐振荡器用作简易温控报警电路多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例(2)双音门铃双音门铃 多谐振荡器构成的双音门铃电路多谐振荡器构成的双音门铃电路