10脉冲波形的产生与变换.ppt

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1、数字电子技数字电子技术基础术基础制作人：吴亚联制作人：吴亚联湘潭大学信息工程学院湘潭大学信息工程学院第十章第十章 脉冲波形的脉冲波形的产生和整形产生和整形10.3 10.3 单稳态触发器单稳态触发器10.2 10.2 施密特触发器施密特触发器10.4 10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.5 55510.5 555定时器及其应用定时器及其应用10.1 10.1 概述概述10.1 概概 述述获得矩形脉冲波形的获得矩形脉冲波形的两种方法两种方法：1）利用各种形式的）利用各种形式的多谐振荡器电路多谐振荡器电路，直接产生直接产生矩形脉冲；矩形脉冲；2）通过整形电路把已有的周期性变化）通过整形电路把已有的

2、周期性变化的波形的波形变换变换为矩形脉冲。为矩形脉冲。实现这一变换功能实现这一变换功能的过程，称作的过程，称作“整形整形”。常用的整形电路常用的整形电路 有有单稳态触发器单稳态触发器和和施施密特触发器密特触发器。图图图图10.1.1 10.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数描述矩形脉冲特性的主要参数描述矩形脉冲特性的主要参数描述矩形脉冲特性的主要参数1、脉冲周期、脉冲周期T;2、脉冲幅度脉冲幅度Vm3、脉冲宽度脉冲宽度tw4、上升时间上升时间tr5、下降时间下降时间tf6、占空比占空比q q=tw/T10.2 施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器(schmitt Trigger)的

3、特点：的特点：（1）属于）属于电平电平触发触发,当输入信号达到一定电压值时当输入信号达到一定电压值时,输出输出电压会发生突变，输入信号增加和减少时，电路有不同电压会发生突变，输入信号增加和减少时，电路有不同的的阈值电平阈值电平。（2）在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程，）在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程，使输出电压波形的边沿变得使输出电压波形的边沿变得很陡很陡。VT-VT+VOVIVOLVOH施密特触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性“回差特性回差特性”V=VT+-VT-10.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器11R1R2VI1VIVO1V

4、O1VIVO(b)图形符号图形符号（a）电路电路1、工作原理：、工作原理：设设G G1 1、G G2 2是是CMOSCMOS电路电路，阈值电压，阈值电压V Vthth=V=VDDDD/2,R/2,R1 1 R V Vthth时时,电路状态维持电路状态维持V VO O=V=VDDDD不变。不变。V VO O从从V VDDDD跳变为跳变为0;0;VI1VO1VO11R1R2VI1VIVO1VO2 2、工作波形图和传输特性曲线：、工作波形图和传输特性曲线：VOVIVT-VT+0VDDV VI IV VT+T+V VT-T-t t0 0V VO OV VDDDDt t0 0回差电回差电压压通过调节通过

5、调节R1,R2 的比值，的比值，调节回差电压的大小。调节回差电压的大小。*10.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器TTLTTL集成施密特触发器集成施密特触发器74137413图图10.2.3 带带与非功能的功能的TTL集成施密特触发器集成施密特触发器CMOSCMOS集成施密特触发器集成施密特触发器CC40106CC40106：1VIVO10.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 利用施密特触发器的回差特性，可以用于利用施密特触发器的回差特性，可以用于对信号进行整形、波形变换、幅度限幅等。对信号进行整形、波形变换、幅度限幅等。1.用于波形变换用于波形变换图图图图10.2.7 10.

6、2.7 用用用用施密特触施密特触施密特触施密特触发器实现波形变换发器实现波形变换发器实现波形变换发器实现波形变换2.用于脉冲整形用于脉冲整形图图图图10.2.8 10.2.8 用用用用施密特触发器对脉冲整形施密特触发器对脉冲整形施密特触发器对脉冲整形施密特触发器对脉冲整形(a)当传输线上电当传输线上电容较大时，波形的容较大时，波形的上升沿和下降沿将上升沿和下降沿将明显变坏。明显变坏。(b)当传输线较长而当传输线较长而且接收端的阻抗与且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹传输线的阻抗不匹配时，在波形的上配时，在波形的上升沿和下降沿将产升沿和下降沿将产生振荡现象。生振荡现象。(c)当其他脉冲信当其他脉冲

7、信号叠加到矩形脉冲号叠加到矩形脉冲信号时，信号上将信号时，信号上将出现附加的噪声。出现附加的噪声。3.用于脉冲幅度鉴别用于脉冲幅度鉴别 例如，输入信号为幅度不等的一串脉冲，需要例如，输入信号为幅度不等的一串脉冲，需要消除消除幅度较小的脉冲，而保留幅度大于幅度较小的脉冲，而保留幅度大于Vth的脉冲。的脉冲。只要将施密特触发器的正向阈值电压只要将施密特触发器的正向阈值电压VT+调到规定的调到规定的Vth，便可实现：便可实现：图图图图10.2.9 10.2.9 用用用用施密特触发器鉴别脉冲幅度施密特触发器鉴别脉冲幅度施密特触发器鉴别脉冲幅度施密特触发器鉴别脉冲幅度10.3 单稳态触发器单稳态触发器单

8、稳态触发单稳态触发器器具有以下特点：具有以下特点：1）电路有一个）电路有一个稳态稳态、一个、一个暂稳态暂稳态；2）在）在外来触发脉冲外来触发脉冲作用下，电路由稳态转到暂稳态；作用下，电路由稳态转到暂稳态；暂稳态维持一段时间后，电路会暂稳态维持一段时间后，电路会自动返回自动返回稳态。稳态。3）暂稳态维持时间的长短取决于）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数电路本身的参数，与，与触发脉冲的宽度和幅度无关。触发脉冲的宽度和幅度无关。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回着重着重理解理解:1.为什么为什么电路可以自动返回稳态电路可以自动返回稳态?2.在在“

9、暂稳态暂稳态”上停留的时间上停留的时间有多长有多长?该该时间由什么决定时间由什么决定?单稳态触发器的单稳态触发器的电路形式电路形式:单稳态触发器可以由单稳态触发器可以由分立元件构分立元件构成成、门电路构成门电路构成、还有、还有专门的单稳集专门的单稳集成电路成电路以及由以及由555电路构成等等。电路构成等等。下面介绍门电路组成的单稳态触发器：下面介绍门电路组成的单稳态触发器：0tvIvo1vRvo20t0t0tt1当当t1 时刻输入触发信号，时刻输入触发信号，即即vI 发生正跳变后，发生正跳变后，?vo1 应该产生负跳变。应该产生负跳变。10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器用门电路组成的单稳

10、态触发器1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理11 G1 G2vI VDD R C vRvO1 vO2(1)稳态：稳态：vo1=1，vo2=0一、微分型一、微分型单稳态触发器单稳态触发器图图10.3.1只要只要 vR tW+tre，即，即3.3.讨论：讨论：11 G1 G2vI VDD R C vRvO1 vO2vR0tVth（1 1）暂态结束瞬间，加在）暂态结束瞬间，加在G G2 2门输门输入端的高压，可能损坏入端的高压，可能损坏G G2 2。为了为了避免这种现象发生，避免这种现象发生，CMOSCMOS器件内器件内部设有保护二极管。部设有保护二极管。（2 2）当输入）当输入v vI I的脉

11、冲宽度的脉冲宽度t tpipi t tW W 时时，则在，则在V V0202变为低电平后，将不能变为低电平后，将不能影响影响G G1 1的变化，也就形成不了前述正的变化，也就形成不了前述正反馈过程，使反馈过程，使V V0202输出边沿变缓。此输出边沿变缓。此时需在时需在G G1 1输入端加一微分电路。输入端加一微分电路。（3 3）若采用）若采用TTLTTL与非门构成单稳电路与非门构成单稳电路，G G2 2输入端的电阻输入端的电阻R R应小于应小于0.7K0.7K。Vth+VDDVDD+0.7v0tvivo1vAvo20t0t0tt1当输入的触发信号当输入的触发信号 vi 发生正跳变后，发生正跳

12、变后，0111?100 vo1 应该产生负跳变。应该产生负跳变。1二、二、积分型积分型单稳态触发器单稳态触发器1.工作原理工作原理vO1vO2RC1vivAG G1 1G G2 2vA0t电容电容C应该放电应该放电:VTH 只要只要 vA VTH，仍然有仍然有 VA 1，+5VR4T4T5vo1ARC+-10vo1vo2RC1vivA11011 那么，那么，vo2 应该应该由由 1 变成变成 0。电容电容C应该放电应该放电:vA0tVTHvo1vo2RC1vivA1101011 只要只要 vA VTH，仍仍然有然有 VA 1，那么，那么，vo2 应该由应该由 1 变成变成 0。0tvivo1v

13、Avo20t0t0tt1VTHvA0tVTH1vo1vo2RC1viVA1100110tvivo1vAvo20t0t0tt1VTH0 那么，那么，vo2 应该由应该由 0 变成变成 1。一旦一旦 vA 1000PF 时，脉宽时，脉宽 tW 应为应为t W =0.45 RT CT 74LS123RT/CTCTVCCCTRT74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法输出脉冲的宽度有三种控制方法:2.在清零端在清零端(CLR)加清加清 0 负脉冲，可提负脉冲，可提前终止输出脉冲，如下图所示前终止输出脉冲，如下图所示：tWCLRQ图中图中tW是由电路参数决定的暂稳态时间是由电路参数决定的暂稳态时间；实

14、线所表示的实线所表示的 Q 波形则是波形则是 CLR 作用的结果。作用的结果。3.通过在通过在 A 端或端或 B 端加再触发脉冲，端加再触发脉冲，可使输出脉冲的宽度加宽可使输出脉冲的宽度加宽：tWtWBQtW 为为B的第一次触发所产生的暂稳态时间；的第一次触发所产生的暂稳态时间；tW 为为B的第二次触发所产生的暂稳态时间。的第二次触发所产生的暂稳态时间。第一次触发尚未结束，又施加第二次触发信号，第一次触发尚未结束，又施加第二次触发信号，其效果如其效果如 Q 的实线波形所示。的实线波形所示。3.通过在通过在 A 端或端或 B 端加再触发脉冲，端加再触发脉冲，可使输出脉冲的宽度加宽可使输出脉冲的宽

15、度加宽：tWtWBQ 由于这种单稳可以通过加再触发由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度，脉冲增大输出脉冲的宽度，所以，所以，它被称为它被称为可可再触发再触发式式单稳单稳。单稳的应用多种多样，如单稳的应用多种多样，如：整形、延：整形、延时控制、定时顺序控制等等。时控制、定时顺序控制等等。1、定时、定时 利用单稳电路产生脉宽为利用单稳电路产生脉宽为tW的矩形输出的矩形输出脉冲作为定时信号，去控制某电路，使其脉冲作为定时信号，去控制某电路，使其在在tW时间内动作（或不动作）。时间内动作（或不动作）。补充补充:单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用与门与门单稳触单稳触发器发器tW2、延时、

16、延时 1）如延时开关：当按一下开关时路灯）如延时开关：当按一下开关时路灯就亮了，但当手松开后灯并没有立即灭就亮了，但当手松开后灯并没有立即灭掉，而是经过一段时间后才灭掉，这里掉，而是经过一段时间后才灭掉，这里就是单稳态电路的延时应用。就是单稳态电路的延时应用。0tvivo1vRvo20t0t0tt1Vth 2）从）从单稳态触发单稳态触发器的工作波形可看出，器的工作波形可看出，输出端输出端vo1的上升沿相对的上升沿相对于输入信号于输入信号vi 的上升沿的上升沿延迟了延迟了tW时间时间。tW 这种延迟作用常应这种延迟作用常应用于用于时序控制时序控制。3、构成多谐振荡器、构成多谐振荡器A2A1BRe

17、xt/CextVCCCextQGNDC1R1VCCVCC174121（1）A2A1BVCCCextQGNDC2R2VCCRext/CextVCC74121(2）VOQ1Q2SS为为起振开关，将起振开关，将S打开，电路开始振荡。打开，电路开始振荡。工作原理：工作原理：B=1,A1、A2中中一个为下降沿，一个为下降沿，另一个为另一个为1或或A1、A2 都为下降沿。都为下降沿。触发方式：触发方式：A1A2=0,且且B为上升沿；为上升沿；A2A1BRext/CextVCCCextQGNDC1R1VCCVCC174121（1）A2A1BVCCCextQGNDC2R2VCCRext/CextVCC7412

18、1(2）VOQ1Q2设初始状态设初始状态Q1=0,Q2=0,S打开后：打开后：第第1片：片：A1=Q2=0,A2=1,B由由0跳变为跳变为1，所，所 以以Q1 从从0 跳变为跳变为1；第第2片：片：A2=B=1,A1=Q1,当当Q1暂稳态结束暂稳态结束时时A1 有下降沿，所以有下降沿，所以Q2 从从0 跳变为跳变为1；A2A1BRext/CextVCCCextQGNDC1R1VCCVCC174121（1）A2A1BVCCCextQGNDC2R2VCCRext/CextVCC74121(2）VOQ1Q2设初始状态设初始状态Q1=0,Q2=0,S打开后：打开后：第第1片：片：当当Q2 暂稳态结束时

19、，暂稳态结束时，A2=B=1,A1=Q2有下降沿，所以有下降沿，所以Q1 又从又从0跳变为跳变为1；第第2片：片：A2=B=1,A1=Q1,当当Q1暂稳态结束暂稳态结束时时A1 有下降沿，所以有下降沿，所以Q2 又从又从0跳变为跳变为1；周而复始，形成振荡。周而复始，形成振荡。振荡周期振荡周期T=0.7(R1C1+R2C2)工作波形：工作波形：Q1Q2B1tW1tW24、噪声消除电路、噪声消除电路A2A1BRextVCCCext74121QCRVCC1DC1RQVOVIVIVOQtWtWtW噪声噪声 利用单稳电路，将利用单稳电路，将输出脉宽输出脉宽调节到调节到大于大于噪噪声宽度而声宽度而小于小

20、于信号宽度，即可消除噪声。信号宽度，即可消除噪声。10.4 多谐振荡器多谐振荡器10.4.2 非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器1 1、电路组成及工作原理：、电路组成及工作原理：1G G1 11G G2 2R RC CV VI IV VO1O1V VO2O2图图10.4.6 10.4.6 由由CMOSCMOS门电门电路组成的多谐振荡器路组成的多谐振荡器假定假定CMOSCMOS反相器的反相器的电压输出特性为理电压输出特性为理想化折线，即想化折线，即V VONON=V=VOFFOFF ，称之为称之为门坎电平门坎电平V Vthth 。多谐振荡器也叫矩形波振荡器，是一种多谐振荡器也叫矩形波振荡器，是

21、一种自激自激振荡振荡电路，在接通电源后，电路，在接通电源后，不需要不需要外加触发信号，就能产外加触发信号，就能产生一定频率和幅值的生一定频率和幅值的矩形脉冲矩形脉冲。是。是无稳态无稳态电路。电路。(1)(1)第一暂第一暂稳态及电路稳态及电路自动翻转的自动翻转的过程：过程：+UDDTP1TN1D1D2TP2TN2D3D4VO1VO2VIRC 设设t=0t=0时刻时刻接通电源，接通电源，电容电容C C尚未充尚未充电，初始状电，初始状态为：态为：VO1=1VO2=0电容电容C C充电充电,充充电电当当VI上升到上升到Vth 时时:VIVO1VO2电路迅速电路迅速翻转为翻转为：VO1=0VO2=1正反

22、馈过程正反馈过程(第二暂稳态第二暂稳态)设设V Vthth=V=VDDDD/2/2：10(第一暂稳态第一暂稳态)0(2)(2)第二暂第二暂稳态及电路稳态及电路自动翻转的自动翻转的过程：过程：+UDDTP1TN1D1D2TP2TN2D3D4VO1VO2VIRC电路进入电路进入第二暂态第二暂态的瞬间，的瞬间，电容电容C C放电放电,放放电电当当VI 降至降至Vth 时时:VIVO1VO2电路迅速电路迅速翻转为翻转为：VO1=1，VO2=0VO2上升到上升到 UDD：VI=UDD+V+正反馈过程正反馈过程1VI也上跳也上跳 UDD，102 2、工作波形图：、工作波形图：VthVIt0tVO20VDD

23、VDD+V+1G G1 11G G2 2R RC CV VI IV VO1O1V VO2O2充充电电放放电电-V-忽略导通门的导通电阻，充电和放电的时间忽略导通门的导通电阻，充电和放电的时间常数均为常数均为RCRC，用三要素法求解用三要素法求解:1）充电时）充电时：VI（0+）0，VI（）=VDD ，=RCVthVIt0tVO20VDDt1t23 3、振荡周期、振荡周期T T的计算：的计算：T1T2VDD+V+-V-=Vth2）放电时）放电时：VI（0+）VDD，VI（）=0，=RCVthVIt0tVO20VDDt1t2T1T2则则T=T1+T21.4RC若若Vth=VDD/2,2）其振荡频率

24、主要取决于）其振荡频率主要取决于R、C的参数的参数及及Vth 的大小的大小。而而Vth本身就不稳定，因本身就不稳定，因此其此其频率的稳定性不高。频率的稳定性不高。1）这种形式的多谐振荡器电路是利用回）这种形式的多谐振荡器电路是利用回路中的路中的正反馈作用正反馈作用产生自激振荡的；产生自激振荡的；结结论论10.4.3 环形振荡器环形振荡器环形振荡器环形振荡器:例如，利用逻辑门电路的传输延迟时例如，利用逻辑门电路的传输延迟时间，将间，将奇数个奇数个与非门首尾相接，就可以构与非门首尾相接，就可以构成一个成一个简单简单的环形振荡器的环形振荡器:&321uo3uo2uo1利用闭合回路中的利用闭合回路中的

25、延迟负反延迟负反馈作用馈作用产生自激振荡。产生自激振荡。&321uo3uo2uo1 设设 uo3 的初始状态为的初始状态为0:010101 用波形图来表示用波形图来表示,则为则为:优点优点:电路结构简单电路结构简单,所用元件少而精。所用元件少而精。缺点缺点:频率太高频率太高,并且不可调整。并且不可调整。T=2ntpd0tuo310.4.4 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1VIVORCVIVT+VT-0tVOt0T1T2T=T1+T2若电路使用的是若电路使用的是CMOS施密特触发器，且施密特触发器，且VOHVDD,VOL0,则则图图图图10.4.17 10.4.17

26、 脉冲占空比可调的多谐振荡器脉冲占空比可调的多谐振荡器脉冲占空比可调的多谐振荡器脉冲占空比可调的多谐振荡器通过改变通过改变R1和和R2的比值，就能改变占空比。的比值，就能改变占空比。石英晶体振荡器常用作数字系统的基石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。准信号。为获得稳定的振荡频率，为获得稳定的振荡频率，可在振荡电可在振荡电路中串接路中串接石英晶体石英晶体，组成，组成石英晶体振荡器石英晶体振荡器，如下图所示。如下图所示。10.4.5 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器石英晶体石英晶体11RFRFCCG1G2vo1、石英晶体的符号和阻抗频率特性：、石英晶体的符号和阻抗频率特性：容容性性感感性性

27、容容性性0Xf0f 当外加电压的频率为当外加电压的频率为f0时时，它的阻抗最小，因此只，它的阻抗最小，因此只有频率为有频率为f0 的电压信号最容易通过它，并在电路中形成的电压信号最容易通过它，并在电路中形成正反馈，而其他频率的信号均会被石英晶体正反馈，而其他频率的信号均会被石英晶体衰减衰减。电阻性电阻性(a)符号符号f0串串联谐振频率联谐振频率 因此，石英晶体振荡器的频率因此，石英晶体振荡器的频率仅由石英晶体固仅由石英晶体固有的有的串串联谐振频率联谐振频率f0 所决定所决定，而与外接电阻、电容，而与外接电阻、电容无关。无关。其频率稳定度其频率稳定度f0 0/f0 0 甚至可达甚至可达 1010

28、1010 1010-11-11 量量级，因而得到广泛的应用。级，因而得到广泛的应用。2、石英晶体振荡器、石英晶体振荡器:11RFRFCCG1G2vo10.5 55510.5 555定时器及其应用定时器及其应用 555定时器是一种多用途的数字定时器是一种多用途的数字-模拟混合模拟混合集成电路，集成电路，由于使用灵活、方便，由于使用灵活、方便，555定时器在波形的定时器在波形的产生与变换、信号的测量与控制、家用电器、电产生与变换、信号的测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到广泛的应用。子玩具等许多领域中都得到广泛的应用。利用它能极方便地构成利用它能极方便地构成单稳态触发器、单稳态触发器、

29、多谐振荡器多谐振荡器和和施密特触发器施密特触发器及其它实用电路。及其它实用电路。555定时器定时器双极型双极型CMOS型型如：如：NE555、556（双（双555）如：如：7555、7556（双（双555）电源电压范围为电源电压范围为5 16v，最大负载电，最大负载电流可达流可达200mA；电源电压范围为电源电压范围为3 18v，最大负载电，最大负载电流在流在4mA以下。以下。10.5.1 555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理放电端放电端触发输入触发输入阈值输入阈值输入控制电压控制电压3个阻值为个阻值为5K 的电阻组成的分压器；两个的电阻组成的分压器；两个模拟模拟电压比较器电压比

30、较器 C1、C2；一个一个SR锁存器锁存器；一个放电；一个放电三极管三极管TD 和和缓冲器缓冲器G4。(1)(1)电路结构：电路结构：(2)555定时器的工作原理：定时器的工作原理：5脚悬空时，脚悬空时，比较器比较器C1、C2 的的比较电压比较电压分别为：分别为：比较器比较器C1输出输出低低电平，电平，比较器比较器C2输出输出高高电平，电平，SR锁存器被锁存器被置置0，放电三极管，放电三极管TD导导通通，输出端，输出端v0为为低电平低电平。当当vI123VCC,vI213VCC时，时，1)VCC 8 43 v0 1 GND vo 7 触发输入触发输入vI2 2阈值输入阈值输入vI1 6控制电压

31、控制电压vCO 5R&1+-+-C1C25k 5k 5k STDQQG4VR2VR1比较器比较器C1输出输出高高电平，电平，比较器比较器C2输出输出低低电平，电平，SR锁存器锁存器被被置置1，放电三极管，放电三极管TD截止截止，输出端，输出端v0为为高电平高电平。当当vI123VCC,vI213VCC时，时，2)比较器比较器C1输出输出高高电平，电平，比较器比较器C2输出输出高高电平，电平，SR锁存器锁存器状态不变状态不变，v0和和TD的状的状态态保持保持。当当vI113VCC时，时，3)VCC 8 43 v0 1 GND vo 7 触发输入触发输入vI2 2阈值输入阈值输入vI1 6控制电压

32、控制电压vCO 5R&1+-+-C1C25k 5k 5k STDQQG4VR2VR1比较器比较器C1输出输出低低电平，比较器电平，比较器C2输出输出低低电平，电平，输出端输出端v0为为高电平，高电平，放电三极管放电三极管TD截止截止。当当vI123VCC,vI213VCC时，时，4)阈值端阈值端触发端触发端vI1 vI2VCC/32VCC/3VCC/3RD晶体管晶体管TDvo2VCC/3大于大于小于小于保持保持保持保持1大于大于2VCC/3VCC/3大于大于10导通导通小于小于小于小于11截止截止00导通导通XX555的功能表的功能表10.5.2 用用555定时器接成的施密特触发器定时器接成的

33、施密特触发器tvI0tvo0工作波形图工作波形图vIvo0电压传输特性电压传输特性如果如果5 5脚脚外接控制电压外接控制电压vCO，则改变则改变vCO的大小，的大小，就可以调节回差电压就可以调节回差电压的范围。的范围。vot0twvCt023VCCtvI0（1 1）电源接通瞬间，电路自动进入）电源接通瞬间，电路自动进入vo=0的的稳定状态；稳定状态；（2 2）加入触发信号，电路进入暂稳态）加入触发信号，电路进入暂稳态1；vC(0+)=0,vC()=VCC,=RCtw=RCln31.1RC？10.5.3 用用555定时器接成的单稳触发器定时器接成的单稳触发器由由555定时器构成定时器构成可重复触

34、发可重复触发单稳电路：单稳电路：tw放电放电 该电路与前面的电路不同的地方该电路与前面的电路不同的地方就是在电容两端并接了一个三极管就是在电容两端并接了一个三极管T T。只有在两次触发时间间隔大于只有在两次触发时间间隔大于tw时，电路才会回到稳态。时，电路才会回到稳态。8 476352 10.01 FCTvIVCCvOR555t0vIt0t0vCvO 这样，当这样，当vI 在在单稳触发器的暂稳态期间连续触发单稳触发器的暂稳态期间连续触发时，由时，由于于T导通能将电容导通能将电容C上的电荷放掉，使上的电荷放掉，使6端电压达不到端电压达不到2/3VCC，从而实现重复触发。从而实现重复触发。vC55

35、5构成的单稳电路作为构成的单稳电路作为脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器：8 425376vCO1VccRCvOvI555vOt0vCOt0vIt0vCt0当控制电压当控制电压升高升高时，电路的阈值时，电路的阈值电压也升高，输出电压也升高，输出脉冲宽度脉冲宽度随之随之增加增加；反之，输出脉冲宽度随之；反之，输出脉冲宽度随之减少。减少。比较电压分别是：比较电压分别是：vco 和和 该电路可以实现该电路可以实现电压电压-频率转换频率转换。vCtPHtPL电路状态电路状态保持保持，vo仍为仍为1；定时器状态定时器状态翻转为翻转为0，内部放电，内部放电管管TD导通导通；3VCC123VCCvC当当vC上升到

36、：上升到：当当vC上升到上升到23VCC时，时，电容电容C通过通过R2,TD放电放电，vC下降，降至下降，降至 时，时，vO又从又从0翻翻转到转到1，内部放电管内部放电管TD截止截止。tvo Otvc O 当电源接通时，电容当电源接通时，电容C上初始电压为上初始电压为0，电源，电源VCC通过通过R1和和R2对电容对电容C充电充电，vC上升，在上升，在vC 时，由于时，由于2端、端、6端相连，定时器处于端相连，定时器处于置置1状态，内部放电管状态，内部放电管TD截止截止；10.5.4 用用555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器振荡频率的计算：振荡频率的计算：1)1)矩形波高电平时间矩

37、形波高电平时间t tPHPH，即，即充电时间充电时间:tPH=(R1+R2)Cln20.7(R1+R2)C2)2)矩形波低电平时间矩形波低电平时间t tPLPL，即放电时间即放电时间:tPL=R2Cln20.7R2C占空比占空比q:脉冲高电平时间与脉冲高电平时间与周期的百分比。周期的百分比。tvo OtPHtPLtvc O0.01 FC8 476235vcVccvoR1R21555占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器(图图10.5.8 )充充电电放电放电48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴简易电子琴-555定时器构成的定时器构成的多谐振荡器：多谐振荡器：

38、简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改的阻值来改变输出方波的频率变输出方波的频率，使外接的喇叭发出不使外接的喇叭发出不同的音调同的音调。本章小结本章小结1、施密特触发器、施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工单稳态触发器、多谐振荡器的工作特点和主要用途；作特点和主要用途；2、555定时器的应用；定时器的应用；3、波形分析方法：、波形分析方法：（1）分析电路的工作过程，定性地画出电路中各点电）分析电路的工作过程，定性地画出电路中各点电压的波形，找出决定电路状态发生转换的控制电压；压的波形，找出决定电路状态发生转换的控制电压；（2）画出控制电压充、放电的等效电路，并将得到

39、的）画出控制电压充、放电的等效电路，并将得到的电路化简；电路化简；（3）确定每个控制电压充、放电的起始值、终了值和）确定每个控制电压充、放电的起始值、终了值和转换值；转换值；（4）计算充、放电时间，求出所需的计算结果。）计算充、放电时间，求出所需的计算结果。课后练习课后练习10.2（施密特触发器）；（施密特触发器）；10.7（微分型单稳），（微分型单稳），10.11（74121）；）；10.12（对称式多谐）；（对称式多谐）；10.20，10.21，10.22（555）思考题：思考题：10.25，10.26第十章第十章 结结 束束该双稳态触发器该双稳态触发器作为微电机起动、停车的控制电路。作为

40、微电机起动、停车的控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTRvoM微电机微电机555S1:起动按钮起动按钮S2:停车按钮停车按钮补充：补充：555定时器构成双稳态触发器定时器构成双稳态触发器4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机微电机555vo导通导通阈值端阈值端触发端触发端THTR大于大于大于大于小于小于小于小于小于小于大于大于保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tvo011001导通导通截止截止VCC/32VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3VCC/31XX 则则 TR VCC/3；未按未按 S2，TH VCC/3，TH 2VCC/3，且且 TR VCC /3，这

41、时这时 vo=0，电机电机停转停转。电机电机 停转停转 再再 松开松开 S2，TH VCC/3，这时这时 vo保持为保持为 0，电机电机依然停转依然停转。阈值端阈值端触发端触发端THTR大于大于大于大于小于小于小于小于小于小于大于大于保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tvo011001导通导通截止截止VCC/32VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3VCC/31XX导通导通*多点温度巡回检测多点温度巡回检测第一路第一路测温电桥测温电桥第二路第二路测温电桥测温电桥CC 4 0 5 1多路多路开关开关C B A141335 0 倍倍电压电压放大器放大器电压表电压表数数 字字NE55574LS9

42、0计计数数器器QBQABA74LS48译译码码器器显示器显示器7DC重点讲解：重点讲解：测温电桥测温电桥模拟多路开关模拟多路开关“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头U接接 405170K 10 K 6V=测温探头也称温度传感器，测温探头也称温度传感器，其种类其种类很多，很多，本电路中使用的是一个具有保护本电路中使用的是一个具有保护外套的半导体二极管。外套的半导体二极管。可知可知“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头U接接 405170K 10 K 6V=U+=-0.75 V通过电阻通过电阻 R2 和和 R3 对对

43、 6V 稳压值进行分压，稳压值进行分压，“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头U接接 405170K 10 K 6V=U+=-0.75 V 而而 U-故故 U-=-0.75 V=U+，“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头U接接 405170K 10 K 6V=U-=-0.75 VI1IDID=I1=75 A.这是一个静态电流值这是一个静态电流值，可以通过调节电阻可以通过调节电阻 R3 的大小改变它的数值的大小改变它的数值。为使测稳探头具有较明显的温敏特性，为使测稳探头具有较明显的温敏特性，“测温电桥测温电桥”的工

44、作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头U接接 405170K 10 K 6V=U-=-0.75 VID=I1=75 A.I1ID通常通常 ID 被偏置在被偏置在 100 A 左右左右。“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头接接 405170K 10 K 6V IDUuoU 为为 PN 结的正向压降，结的正向压降，ID 为它的正向电流；为它的正向电流；IS 为反向饱和电流；为反向饱和电流；k 为波尔兹曼常数；为波尔兹曼常数；q 为一个电子所带的电荷量；为一个电子所带的电荷量；T 为绝对温度为绝对温度；室温下，室温下，UT 近似为近似为 26

45、 mV。U=uo-U-=uo+0.75V“测温电桥测温电桥”的工作原理的工作原理+_R1R2R3+-R测温探头测温探头接接 405170K 10 K 6V IDUuo通通 过过 分分 析析 推推 导导 ，U=UTnIDISk TqnIDIS=“模拟多路开关模拟多路开关”CC 4051 的功能介的功能介绍绍INEABC8Y模拟模拟信号信号模拟模拟信号信号数字数字信号信号功能特点功能特点：1.用数字信号控制模拟信号用数字信号控制模拟信号；2.模拟信号为双向传送方式模拟信号为双向传送方式。这是一个这是一个 CMOS芯片芯片CC 4051 功能表功能表INE C B A CH0 CH7 输出选中输出选

46、中 1 X X X 00 0 0 0 CH00 0 0 1 CH10 0 1 0 CH20 0 1 1 CH30 1 0 0 CH40 1 0 1 CH50 1 1 0 CH60 1 1 1 CH7八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入八路模拟输入多点温度巡回检测多点温度巡回检测第一路第一路测温电桥测温电桥第二路第二路测温电桥测温电桥CC 4 0 5 1多路多路开关开关C B A141335 0 倍倍电压电压放大器放大器电压表电压表数数 字字NE55574LS90计计数数器器QBQABA74LS48译译码码器器显示器显示器7DC讲解该逻讲解该逻辑电路的辑电路的工作过程工作过程