多谐振荡器和单稳态触发器资料课件.ppt

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1、此课件系清华大学电机系唐庆玉于1997年制作，如发现有人剽窃必究法律责任！千岛湖风光千岛湖画面属唐庆玉个人创千岛湖画面属唐庆玉个人创作，青山緑水蓝天白云，剽作，青山緑水蓝天白云，剽窃必究窃必究多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器多谐振荡器单稳态触发器单稳态触发器集成定时器集成定时器555 555 烷恳倔拽狸亮顿酌末棺岛坛赛偿曰纂毗秧站乖疽瞩衬豪箱纱哄资辈云销冬多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器 20.1 多谐振荡器多谐振荡器（连续脉冲发生器）（连续脉冲发生器）一、由奇数个非门组成的多谐振荡器一、由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个

2、非门首尾相利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）:111u1u2u30tu3缺点缺点:因门电路传输延迟时间很短（因门电路传输延迟时间很短（10nS10nS左右），所左右），所以振荡频率太高以振荡频率太高,并且不可调整。并且不可调整。20.1.1由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器蔡焕碰墓丝艇卞答惧技赚邯佐老赡五耘髓珊瘟多卢孜粱侵疥车励覆劫模染多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器二、带二、带RCRC延时电路的环形多谐振荡器延时电路的环形多谐振荡器111u1u2u3CARR

3、SG1G2G3时间常数时间常数 RC RC门电路传输延迟时间门电路传输延迟时间u u3 3 周期：周期：T 2.2 RCR RS S：限流电阻，几百：限流电阻，几百 输出输出脾掇绷釜贮纯虱次沫莹剥赦卒盘寨旬帛汽娟构靖歇川骇柴衬涤徽舅屎湘额多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu10tuAUT假设：开始时假设：开始时u u3 3由由1 1变为变为0 0当当u uA AUUT T时，时，u u3 3不反转不反转u1CR1u2=0.3VA111u1u2u3CARRSG1G2G3带带RC延时电路的环行振荡器分析延时电路的环行振荡器分析迭盒瓢靛榆涕吩酋猛括蔡把尧酋袋论楚汁虚

4、孽兔孟醒款议暇僵梧宙稍贫撒多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu10tuAUT当当u uA A=U=UT T时，时，u u3 3反转，反转，u u1 1、u u2 2也同时反转也同时反转111u1u2u3CARRSG1G2G3豹衡含捎呈疵俺擦下项懈临炕噎困抿孔粘割庐栖惺糖沥籽程御魂蔬键合储多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu10tuAUT 由于电容电压不能由于电容电压不能 突突变变,当当u u1 1 发生下跳时发生下跳时,u,uA A有一突变。有一突变。111u1u2u3CARRSG1G2G3展质候蝶虞喊痢狱扬凋郑咨化旁南缨捻锰

5、窿犀拉品双据狭慈礁宾貉订阶燎多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu10tuAUT111u1u2u3CARRSG1G2G3u u2 2uu1 1，电容反向充电，电容反向充电,u uA A上升。上升。纬售娜篷雹琉骆喜硝伪咎坦呜辐砚橡税猛骆德泄坷谐劣忘簧泻奔门痒官傲多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu10tuAUT当当uA=UT 时，时，u3、u1、u2反转反转111u1u2u3CARRSG1G2G3纲都菇苔吻惊撑磷缔敷烂鼻党爪拥吹氦创悲簧狗是曾俯蘸县喇振畦顶嫁队多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tu30tu20tu1

6、0tuAUTU由于由于u u1 1上跳，电容电压不上跳，电容电压不能突变，所以能突变，所以u uA A上跳，然上跳，然后后u uA A下降下降，进入下一个周，进入下一个周期。期。111u1u2u3CARRSG1G2G3划谣环毗捐砂僳么尊篡劣蝎掣珊锥簇伯撮帛秀完馆拈耳蝴比旁崇芥郑呛矮多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器T0tu30tu20tu10tuAUTU可以推导，输出信号的可以推导，输出信号的周期近似为周期近似为:T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G3嗓吃娩叼橙愚及强翅埃封惨泵晾鸽刺汐姿授略汛将噬涟盾征糊扎子默浑杉多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器

7、20.1.2 RC20.1.2 RC耦合式振荡器耦合式振荡器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA当当R R1 1=R=R2 2=R ,C=R ,C1 1=C=C2 2=C=C时时 输出信号的周期近似为输出信号的周期近似为:T 1.4 RC订瞬翘充中结忠寺砷绷樊积富定蝶叫巫煎谐古帅撅通躺被噪饭蹋袖纸弧恰多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.2.3 20.2.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器输出方波输出方波u uO O的频率的频率=石英晶体的固有谐振频率石英晶体的固有谐振频率石英晶体等效电路石英晶体等效电路石英晶体石英晶体11R1R2CuoAR1=R2=1k C=0.1 F优

8、点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源（计算机系统、数字仪器系统中最常用）（计算机系统、数字仪器系统中最常用）娥耘耕派呸尸纤巩擎瘪庇枷壹摘棍翅昧述犊辅臀河蓉沽妙驮皱周纳镊笔港多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器:输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态,另一个状态另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状

9、态暂稳态暂稳态由外部触发后，由稳由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态定状态变为暂稳态经延时电路延时后，经延时电路延时后，又自动返回稳定状态又自动返回稳定状态20.2 单稳态触发器单稳态触发器讫墒峡追柠丛浑雍沧惹吩嚏浚垮辖奔卉棕针漂淹雹热惧欧姨徐馈乎查崭碌多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.2.1 由门电路构成的积分型单稳态触发器由门电路构成的积分型单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0tt1当当u ui i=0=0时时u1u2RC1&uiAu ui i：外部触发脉冲：外部触发脉冲当当u ui i上跳时，上跳时，u u1 1下跳下跳因因u uA A不能突变，所以不能突变，所以

10、u u2 2下跳下跳燥狠泻焦疤其你碟兽氛林挛更茎剃纲办酬躲怨再谅广弥维椿蝉下娟溜曰欧多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0tt1u u1 1下跳后，下跳后，C C放电，放电，u uA A下降下降UTTWTW 1.1RCu1u2RC1&uiA当当u uA A=U=UT T时，时，u u2 2上跳，输出上跳，输出一个宽度为一个宽度为T TW W的负脉冲的负脉冲当当u ui i下跳时，下跳时，u u1 1上跳，上跳，C C再再充电，充电，u uA A上升为高电平。上升为高电平。忌硬帆释柑服均于院分巡缝伐莫蠢氦匹械乒驻资遂削扦唆浮颧连龚赚仍爵多谐振荡器和单稳态触

11、发器多谐振荡器和单稳态触发器uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺点：缺点：若若C C的放电太慢，在的放电太慢，在 t t1 1-t t3 3期间期间,u,uA AUUT T,失去对失去对 u u2 2 低低电平宽度的控制作用电平宽度的控制作用u1u2RC1&uiAu u2 2将随着将随着u ui i变为变为0 0而变为而变为1 1腐辆颠策画悄门盎峦赖蹈老柔滞厚寥挫容煤婴延涛娄瑞炽虱淡晰往趟素可多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器u1u2RC1&uiA&ui,1u3(a)(b)改进型电路改进型电路u1u2RC1&uiA蝴啼嚷消网娠传剐秒毁锁奴板烂憨杰泊椿族掌籍努胡构气浆柞瓶

12、镭梭杖宿多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器u1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改进的积分型单稳触发器改进的积分型单稳触发器工作原理工作原理特点特点:输出脉冲宽度不受输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响输入脉冲宽度的影响u1u2RC1&uiA&ui,1u3 吮衡下铣泼控霹霸铂恐方稽鞭栽剖椒痘辖哮蹭酝崎桶离园恐奉蛊蛹森练涩多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.2.2 20.2.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS12374LS123 74LS123 74LS123 内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，主要

13、由外接的定时电阻冲的宽度，主要由外接的定时电阻(R(RT T)和定时电容和定时电容(C(CT T)决定。单稳的翻转时刻决定于决定。单稳的翻转时刻决定于 A A、B B、CLR CLR 三三个输入信号。个输入信号。ABQQCLRRT/CTCTABQQCLRRT/CTCT12洽霄苞腻阳灰咳咬寞辛蔚色申仪钵刘卖鸥毒嘿蕾华剩政哇侩壤勇苦旱唱书多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器触发触发74LS123功能表功能表ABQQCLRRT/CTCT+5V清清0 0触发触发触发时：触发时：Q Q端得到正脉冲端得到正脉冲 Q Q端得到负脉冲端得到负脉冲CLRABQQ说明说明000000011111111

14、稳态稳态稳态稳态聊残屹圆拥寨沼鳞因适宿滑妆蚁菠木昭始稚淡统优梨鲤馆敬恋畴锄尼颓凋多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW =0.45 RT CT 单位单位 RT：k,CT:pF,TW:nSCT 1000PFRTCTCTRTTWAQQTWBQQ悲粮朵苇册射托刽宫绕查怖迸佬击秽焉拓摊纱栏男芬势茶泳确哺唱搁几耶多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器例例1.1.用用单稳单稳74LS12374LS123进行进行彩灯的延时控制彩灯的延时控制延时时间延时时间BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRT粟溉

15、爷嗜陀涛析谈危呵示渝莉浮允烤菠遂拧吱柞卖馁北构凿典改涛住辙慕多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 (1)7 4 L S 1 9 4 (2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入移位输入DW1DW2时钟时钟+5V+5V9108发光二极管发光二极管串行移位寄存器串行移位寄存器单稳态触发器单稳态触发器74LS123彩灯控制彩灯控制过程过程:全亮全亮由左到右逐个灭由左到右逐个灭全灭全灭延时延时全亮全亮,周而复始周而复始10s1ms1s灯厘个惕脖龄摇疙绚芜尼堵芽偿胞悼涟酮方

16、挚暖庶晃匿罕鄂羽咸功郁燕唯多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器例例2.2.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲数器的计数脉冲(数字测速系统数字测速系统)放大器放大器电机电机圆盘圆盘红外发射红外发射红外接收红外接收单稳整形单稳整形计数器计数器时钟脉冲发生器时钟脉冲发生器(晶体振荡器晶体振荡器)显示译码器显示译码器数码显示器数码显示器uiuo转转/分分分频器分频器uiuo1分钟傈泳屋定们阻涸缎廷烈柄操鞠泌镇园棵炒闪扇琼汛汗籽浙奔欣此曰展翟帝多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.3 集成定时器集成定时器55520.

17、3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理一、内部电路组成一、内部电路组成内部电路组成内部电路组成:(1)分压器分压器(3个个R)(2)电压比较器电压比较器 (A1、A2）(3)RS触发器触发器(4)反相器反相器(5)晶体管晶体管T开关开关 A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTR1RB念栗满遗竣盏答姜涅史眼晶狠幻磕护说松舀逮演躁旷溅诊未吁萧铝伸氏座多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器1端端GND 地地2端端TR 低电平触发输入低电平触发输入 3端端UO 输出输出4端端RD 直接清直接清05端端CV 电压控制，不用电压控制，不用 时经时经0.

18、01 F电电容容 接地接地6端端TH 高电平触发输入高电平触发输入7端端D 三极管集电极三极管集电极8端端VCC 电源电源(4.5V18V)20.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)二、引脚功能二、引脚功能+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB王碰饿喝燕坎套事级琳颧蛾另中良铰述毕救寓抢敬馁敷思蒙采窟舞昧甄籽多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 各部分的功能各部分的功能(1)分压器为比较器提供分压器为比较器提供基准电压，基准电压，A1的基准

19、电压的基准电压为为 ，A2的基准电的基准电压为压为 。（3）A1、A2的输出作为的输出作为RS触发器的输入。触发器的输入。R=0(S=1)时，时，Q=0；S=0(R=1)时，时，Q=1（4）RS触发器的反相输出端触发器的反相输出端经反相驱动后输出经反相驱动后输出UO,即即UO=Q(5)当当Q=0时时,T导通导通,D接地；接地；Q=1时，时，T截止，截止，D浮空。浮空。（2）TH端和端和TR端的外端的外加输入信号和两基准电加输入信号和两基准电压比较。当压比较。当TH 时，时，A2输输出高电平。反之，两比出高电平。反之，两比较器输出低电平。较器输出低电平。+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCU

20、O6GND5432178DRRRTRRBR=0,S=1时时Q=0R=1,S=0时时Q=1R=1,S=1时时Q保持保持饯烹疟尊记只贴伙嫂旬絮坏琶唾罩筹卷姨才较甲摧陋猪幂甜责褪途喊僚昼多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器分析三种情况分析三种情况+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB(R=0)(S=1)(S=0)(R=1)(R=1)(S=1)RDTHTRUOT1011导通导通截止截止保持保持缆钎控略不骚熊棘氖陨裁蒲琶然锐埂迈算视嫂藏箱瞄撂汽垫党裕惜蘑装盏多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器20.3.1 555定时器的工作原理定时器的

21、工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 功能表功能表555定时器的功能表定时器的功能表RDTHTRUOT10001100导通导通导通导通截止截止保持保持2V2VCCCC/3/3时（时（R=0,S=1),uR=0,S=1),uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。84562731555+VCCuoR1CC1+uCTRTHCSui+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB兹约女鬃钦恒糠辣赞名奴肇勃苛呆闲范楔委纸呆撑哑趟络靛敏简镁股污你多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳

22、电路波形图上电清上电清0 0：由于：由于C CS S的作用，的作用，上电后上电后u uo o=0=0，T T导通，导通，u uc c=0=0乡寞览黎瘫臆闭无盔恿庭熬扎撬砸盼磕醛釉碑侥本贬样谱憋桶宙痛和旺驯多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图当当u ui i为高电平时，为高电平时，u uo o保持，仍为保持，仍为u uo o=0=0赡恨者勿渔懊扳坏摧恿勉偷莉距徽科硼溯敛遵胁铡蹲踏裕惊蚕索嗓龚缉评多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图当当u ui i由高电平变为低电平时，由高电平变为低电平时，u uo o=1=1T T截止，截止，C C

23、开始充电开始充电沮驯败哮绳啪五诧悼喂讣饯惰芭嘱卿哨试驮盎谷搂帜饿酌正郊处红案汕租多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图u ui i变为高电平后变为高电平后,u uo o保持为保持为1,C1,C继继续充电续充电宽税承池纪彪押碴泉乐舟坷秘葫盆曙龄睡塔淹涣蜀豪浮投捎扒伍亮讼汞灿多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图当当C C充电充电2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。谐浆泅驰壶痕找帛竞肪船绚嘱土祭巩画抱转李担骇诞絮灰贷宙棱揪夺锋鉴多谐振

24、荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图tw输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：爽巾摸豆涯丢溢禹愁搽负氛塘踢斟善炭竣小阑津醋强掩缆让搜倘臻喘恍棘多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器555单稳电路波形图tw注意：要求注意：要求ui的负脉冲宽度足够小，的负脉冲宽度足够小，要小于要小于tw宽度。宽度。腺席伟鲁砚纲碱炊嚏共赎琼芭舞筐颓攫次谦欺菏局呐兜测衰听隆褒得棱玄多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器84562731555+VCCuoR1R2CC1+uCTRTH多谐振荡器555应用典型电路84562731555+VCCuoR1CC1+uCTRTHCSui单稳态触发器侦固洼少钝缘馈悔乖酸垛堂咯仑执钢擅茹夺们博莹哺洽艘叼撰迅瞅耻伐牲多谐振荡器和单稳态触发器多谐振荡器和单稳态触发器