铜陵学院 数字电子技术第7章脉冲的产生与整形.ppt

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1、第七章第七章 脉冲的产生与整形脉冲的产生与整形555 定定 时时 器器多多 谐谐 振荡器振荡器 施密特触发器施密特触发器 单稳态触发器单稳态触发器 71 555定时器定时器特点：特点：555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器，又称为时基电路时基电路。因而在波形的产生与变换、检测、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中广泛应用。分类：分类：目前生产的555定时器按照内部元件为双极型双极型（又称TTL型）和单极型单极型（又称CMOS型）两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。其型号分别

2、有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一：一：555定时器的电路结构定时器的电路结构 5G555定时器的电路结构如图7.1.11所示。图图7.1.11 1：电路结构组成：电路结构组成 5G555定时器是由分压器分压器、比较器比较器、触发器触发器和放电开关管放电开关管等四部分组成。：由三个阻值为5k的电阻组成的分压器；：两个电压比较器 和 ；：由门电路 和 构成一个基本RS触发器；：一个放电三极管 。2：外部引脚：外部引脚：是外加电源端；：是电压控制端

3、；：是高电平触发端，也称为阈值输入端；：是低电平触发端；：是复位端；：是放电端；：是输出端。二：二：555定时器的工作原理定时器的工作原理 当5脚 端悬空时，比较器 和 的比较电压分别为 和 。1：当 时，饱和导通。2：当 时，：如 、，那么 、，、，饱和导通。：如 、，那么 、，、，截止。：如 、，那么 、，、不变，不变，状态不变。3：功能表：功能表 5G555定时器的功能表如表7.1.11所示。表表7.1.11 0 0饱和导通10饱和导通11截止1不变不变72 多谐振荡器多谐振荡器 能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态两个暂稳态，

4、它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态无稳态电路电路，常用来做脉冲信号源。一：用一：用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 1：用555定时器构成的多谐振荡器的电路结构电路结构如图7.2.11所示。图图7.2.11 2：工作原理：工作原理 接通 后，经 和 对C充电。当 上升到 时，导通，C通过 和 放电，下降。当 下降到 时，又由0变为1，截止，经 和 对C充电。如此重复上述过程，在输出端 产生了连续的矩形脉冲。3：工作过程：工作过程：起始状态；：充电，形成暂稳态暂稳态“0”；：自动翻转，放电，形成暂稳态暂稳态“1”；：自动翻转，充电，形成暂稳态“0”。4：

5、波形图：波形图 用555定时器构成的多谐振荡器的波形图如图7.2.12所示。图图7.2.12 5：振荡频率：振荡频率：电容充电时间 电容充电时，时间常数 ，起始值，终了值 ，转换值 ，带入RC过渡过程计算公式进行计算：电容放电时间 电容放电时，时间常数 ，起始值 ，终了值 ，转换值 ，带入RC过渡过程计算公式进行计算：振荡周期：振荡频率：占空比二：占空比可调的多谐振荡器二：占空比可调的多谐振荡器 占空比可调的多谐振荡器的电路结构如图7.2.21所示。图图7.2.2184762315555 VCCuoC1D2CD1RARBRW三：多谐振荡器的应用三：多谐振荡器的应用 1：秒信号发生器：秒信号发生

6、器 秒信号发生器的电路结构如图7.2.31所示。图图7.2.31 2：模拟声响电路：模拟声响电路 模拟声响电路的电路结构如图7.2.32所示。图图7.2.3273 施密特触发器施密特触发器 施密特触发器施密特触发器具有回差电压特性，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。一：用一：用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 1：用555定时器构成的施密特触发器的电路结构电路结构如图7.3.11所示。图图7.3.11 2：工作原理：工作原理：当 时，由于 ，比较器 、；、；，均为高电平。继续升高，在未到达 以前，的状态不会改变。：当 升高到 时，比较器 、；、；。此后，

7、上升到 ，然后再降低，但在未到达 以前，的状态不会改变。：当 下降到 时，比较器 、；、；。此后，继续下降到0，然后再上升，但在未到达 以前，的状态不会改变。3：波形图：波形图 用555定时器构成的施密特触发器的波形图如图7.3.12所示。图图7.3.12 4：电压滞回特性和主要参数：电压滞回特性和主要参数：电压滞回特性：电压滞回特性 施密特触发器的电压滞回特性如图7.3.13所示。图图7.3.13：主要参数：主要参数：上限阈值电压：上限阈值电压 上升过程中，输出电压 由高电平 跳变到低电平 时，所对应的输入电压值。图7.3.13 中 。：下限阈值电压：下限阈值电压 下降过程中，输出电压 由低

8、电平 跳变到高电平 时，所对应的输入电压值。图7.3.13 中 。：回差电压：回差电压 回差电压又叫滞回电压滞回电压，定义为：图7.3.13 中 。若在电压控制端 （5脚）外加电压 ，则将有 、，而且当改变 时，它们的值也随之改变。二：集成施密特触发器二：集成施密特触发器 1：施密特触发器的逻辑符号逻辑符号如图7.3.21所示。图图7.3.21 2：集成施密特触发器 1&1三：施密特触发器的应用三：施密特触发器的应用 1：波形变换：波形变换 2：脉冲整形脉冲整形 2：幅度鉴别：幅度鉴别 74 单稳态触发器单稳态触发器 特点特点 单稳态触发器具有下列特点：1：它有一个稳定状态稳定状态和一个暂稳状

9、态暂稳状态；2：接通电源后，电路出现稳态，在外来触发外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；3：暂稳状态维持一段时间后，将自动返回自动返回到稳定状态。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。应用应用 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时定时（产生一定宽度的脉冲）、整形整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。一：用一：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 1：用555定时器构成的单稳态触发器的电路结构电路结构如图7.4.11所示。图图7.4.11 2：工作原理：工作原理：无触发信号输入

10、时电路工作在稳定状态。当电路无触发信号 时，保持高电平，接通 后瞬间，通过R对C充电；当 上升到 时，；放电管 饱和导通，C通过 放电，电路进入稳态。：下降沿触发 到来时，因为 ，使 ，又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时 ，放电管 截止，经R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失，但充电继续进行，直到 上升到 时，导通，C放电，电路恢复到稳定状态。3：波形图：波形图 用555定时器构成的单稳态触发器的波形图如图7.4.12所示。图图7.4.12 4：脉冲宽度 电容充电时，时间常数 ，起始值，终了值 ，转换值 ，带入RC过渡过程计算公式进行计算：二：单稳态触发器的应用二：单稳态触发器的应用 1：延时与定时：延时与定时2 2：整形整形