数字电子技术 波形发生.pptx

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1、以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及其主要应用简介）1.施施密密特特触触发发器器：主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；2.单单稳稳态态触触发发器器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；3.多谐振荡器多谐振荡器：产生矩形脉冲；4.555定时器定时器。第1页/共86页用门电路组成的多谐振荡器10.1 多谐振荡器 石英晶体多谐振荡器第2页/共86页1多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。2通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。3输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作

2、多谐振荡器多谐振荡器。10.1 多谐振荡器 第3页/共86页用门电路组成的多谐振荡器环形振荡器是利用门电路固有的传输延迟时间，将奇数个反相器首尾相接而形成的。图所示的电路是一个最简单的环形振荡器，它由三个反相器首尾相接组成。这个电路没有稳定状态。1.最简单的环形振荡器vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3电路原理图第4页/共86页t简单的环形振荡器vO(vI1)vO1(vI2)vO2(vI3)tpd000(b)图工作波形图tt用门电路组成的多谐振荡器1.最简单的环形振荡器vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3(a)电路原理图第5页/共86页2.RC环形多谐振荡器在简单环形振荡电

3、路中引进RC电路作为延时环节，形成RC环形多谐振荡器。图中RC构成延时环节，RS为限流电阻，对门R3起限流保护作用。vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3RC环形振荡器CRSR第6页/共86页RC环形振荡器理想工作波形振荡器的暂态时间和周期的近似计算公式为：tw10.98(R R1)Ctw21.26RCT=tw1+tw20.98(R R1)C+1.26RCvI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3RC环形振荡器CRSRttttVTVT-(VOH-VOL)VT+(VOH-VOL)VOHVOLvO（vI1）vO1vO2vI3（vI2）0000第7页/共86页式中的R、C是外接，R1是T

4、TL与非门中的R1。当R1R时，振荡周期为：tw10.98(R R1)Ctw21.26RCT=tw1+tw20.98(R R1)C+1.26RC上式可用于近似估计振荡周期.使用时应注意它的假定条件是否满足,否则,计算结果会有较大的误差。T2.2RC第8页/共86页3.对称式多谐振荡器4.非对称式多谐振荡器5.用斯密特触发器构成的多谐振荡器第9页/共86页前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参数误差的影响。而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面讨论的多谐振荡器

5、是不能满足要求的，必须采用频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器。石英晶体多谐振荡器第10页/共86页石英晶体的阻抗频率特性图石英晶体具有很好的选频特性。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频率fo相同时，石英晶体呈现很低的阻抗，信号很容易通过，而其它频率的信号则被衰减掉。第11页/共86页vOvI1vI2vI3vO1vO2G1G2G3石英晶体环形振荡器CRSR石英晶体因此，将因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路石英晶体串接在多谐振荡器的回路中中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率于石英晶体的固有谐振频率fo，而与，而与

6、RC无关。无关。第12页/共86页石英晶体振荡器电路在对称式多谐振荡器的基础上，在对称式多谐振荡器的基础上，串接一块石串接一块石英晶体英晶体，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其振荡频振荡频率由石英晶体的串联谐振频率率由石英晶体的串联谐振频率fo决定决定。第13页/共86页目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，所以走时很准。高，所以走时很准。通常选用通常选用振荡频率

7、为振荡频率为32768Hz的石英晶体谐的石英晶体谐振器，因为振器，因为32768215，将，将32768Hz经过经过15次二次二分频分频，即可得到，即可得到1Hz的时钟脉冲作为计时标准。的时钟脉冲作为计时标准。第14页/共86页门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器集成单稳态触发器集成单稳态触发器单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用10.2 单稳态触发器单稳态触发器第15页/共86页一、工作特点一、工作特点：10.2单稳态触发器概述第一，它有第一，它有稳态稳态和和暂稳态暂稳态两个不同的工作状态；两个不同的工作状态；第第二二，在在外外加加脉脉冲冲作作用用下下，触触发发器器能

8、能从从稳稳态态翻翻转到暂稳态；转到暂稳态；第第三三，在在暂暂稳稳态态维维持持一一段段时时间间后后，将将自自动动返返回回稳稳态态，暂暂稳稳态态维维持持时时间间的的长长短短取取决决于于电电路路本本身身的的参数，与外加触发信号无关。参数，与外加触发信号无关。例：楼道的路灯例：楼道的路灯。第16页/共86页二、单稳态触发器的组成：二、单稳态触发器的组成：10.2单稳态触发器由门电路和由门电路和RC电路组成电路组成三、三、单稳态触发器的分类单稳态触发器的分类概述根据根据RC电路的不同接法电路的不同接法单稳态触发器单稳态触发器分为微分型和积分型两大类。分为微分型和积分型两大类。第17页/共86页 门电路组

9、成的微分型单稳态触发器 1.电路电路vO1vO2vcRvI&CMOS与非门构成的微分型与非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器CMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型单稳态触发器单稳态触发器第18页/共86页vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthtttttpivthtwt1t22.工作原理a)没有触发信号时，没有触发信号时，电路处于一种稳态电路处于一种稳态vO1vO2vcvIRvRvDD0 00 00 01 11 1门电路组成的门电路组成的微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器第19页/共86页vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthttttvthtpitwt1t22.工作原

10、理工作原理vo1 vR vO2 vIvR vO2 vO1 vO1vO2vcvIRvRvDD1 11 11 11 10 0门电路组成的微分型单稳态触发器b)外加触发信号后，电路进入外加触发信号后，电路进入暂稳态暂稳态c)电容放电，电路由暂稳态自电容放电，电路由暂稳态自动返回到稳态动返回到稳态0 0第20页/共86页3.主要参数的计主要参数的计算算vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthtttttpivthtwt1t2tw0.7RC(1)输出脉冲宽度tw门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 R(t)=VR()VR(0+)VR()R(0+)=0 R()=VDD=RC（2

11、）恢复时间tre暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初始状态。一般，恢复时间tre为（35）放电时间常数（通常放电时间常数远小于RC）。第21页/共86页设触发信号的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够正常工作，应当满足Ttw+tre的条件，即Tmin=tw+tre。因此，单稳态触发器的最高工作频率为fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的宽度tw1应小于输出脉冲的宽度tw，即tw1tw，否则电路不能正常工作。如出现tw1tw的情况时，可在触发信号源uI和G1输入端之间接入一个RC微分电路。4.对输入触发脉冲宽度的要求（3）最高工作频率fmax

12、（或最小工作周期Tmin）3.主要参数的计算主要参数的计算门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器第22页/共86页集成单稳态触发器及其应用用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小，而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单稳态触发器。1.输入脉冲触发方式输入脉冲触发方式上升沿触发下降沿触发第23页/共86页2.不可重复触发型与可重复触发型图图（a）为为不不可可重重复复型触发单稳态触发器型触发单稳态触发器该该电电路路在在触触发发进进入入暂暂稳稳态态期期间间如如再再次次受受到到触触发发，对对原原暂暂稳稳态态时时间间没没有有影影响响，

13、输输出出脉脉冲冲宽宽度度tw仍仍从从第第一一次次触触发发开开始始计算。计算。图图（b）为为可可重重复复触触发型单稳态触发器发型单稳态触发器该该电电路路在在触触发发进进入入暂暂稳稳态态期期间间如如再再次次被被触触发发，则则输输出出脉脉冲冲宽宽度度可可在在此此前前暂暂稳稳态态时时间间的的基基础础上上再再展展宽宽tw。因因此此，采采用用可可重重复复触触发发单单稳稳态态触触发发器器时时能能比比较较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。第24页/共86页3.TTL集成单稳态触发器电路集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用的功能及其应用74121是是一一种种不不

14、可可重重复复触触发发的的单单稳稳态态触触发发器器，它它既既可可采采用用上上升升沿沿触触发发，又又可可采采用用下下降降沿沿触触发发，其其内内部还设有定时电阻部还设有定时电阻Rint(约为约为2k)。74121电路的功能表74121的电路符号触发输入端输出端外接定时元件引脚内部电阻引脚第25页/共86页功能：（1）触发方式：第26页/共86页74121应用电路（2）定时元件接法：输出脉冲uO的宽度：tw0.7RCext外接电容Cext一般取值范围为10pF10F，在要求不高的情况下最大值可达1000F。图图(a)：外接电阻：外接电阻R=Rext（1.440k）。）。图图(b)：用内部电阻：用内部电

15、阻RRint(约为约为2k)。第27页/共86页（1）.脉冲延时单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。单稳电路的延时作用如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延迟了的下降沿延迟了tw的时间。的时间。单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用第28页/共86页（2）.脉冲定时单稳态触发器能够产生一定宽度单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间时间内动作内动作(或者不动作或者不动作)。脉冲定时单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用第29页/共86页用门电路

16、构成的施密特触发器 集成施密特触发器及其应用10.3施密特触发器施密特触发器第30页/共86页主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波。特点：特点：电电路路有有两两种种稳稳定定状状态态。两两种种稳稳定定状状态态的的维维持持和和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。电电压压传传输输特特性性特特殊殊，电电路路有有两两个个转转换换电电平平（上上限触发转换电平限触发转换电平UT+和下限触发转换电平和下限触发转换电平UT）。）。状状态态翻翻转转时时有有正正反反馈馈过过程程，从从而而输输出出边边沿沿陡陡峭峭的矩形脉冲。的矩形脉冲。10.

17、3 施密特触发器施密特触发器第31页/共86页用门电路构成的施密特触发器1.电路组成两个CMOS反相器，两个分压电阻。用集成门电路构成的施密特触发器（a）电路（b）逻辑符号第32页/共86页2.工作原理工作原理（1）工作过程设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入信号uI为三角波。第33页/共86页当uI=0V时，G1截止、G2导通，输出为UOL，即uO=0V。只要满足uI1UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态第一稳态）。当uI上升，使得uI1=UTH时，电路会产生如下正反馈过程：第34页/共86页电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。

18、此时的uI值称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然，uI继续上升，电路的状态不会改变。第35页/共86页如果uI下降，uI1也会下降。当uI1下降到UTH时，电路又会产生以下的正反馈过程：电路会迅速转换为G1截止、G2导通、输出为UOL的第一稳态。此时的uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平UT。uI再下降，电路将保持状态不变。第36页/共86页（2）工作波形与电压传输特性施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。施密特触发器的工作波形及电压传输特性（a）工作波形（b）电压传输特性3.重要参数上限触发转换电平UT+下限触发转换电平UT回差回差UT=UT+UT（通常（通常UT+UT）改

19、变改变R1和和R2的大小可以改变回差的大小可以改变回差UT第37页/共86页解：解：（1）门限电压门限电压（3）输出电压波形输出电压波形（2）传输特性传输特性反相迟滞比较器反相迟滞比较器第38页/共86页集成施密特触发器的UT+和UT的具体数值可从集成电路手册中查到。如CT74132的UT+1.7V、UT0.9V，所以，UTUT+UT1.7V0.9V0.8V。集成施密特触发器及其应用1.施密特反相器施密特反相器TTL的74LS14和CMOS的CC40106均为六施密特触发的反相器。下面以CC40106为例说明其功能。第39页/共86页施密特触发反相器(a)原理框图(b)电压传输特性(c)逻辑符

20、号为了提高电路的性能，电路在施密特触发器为了提高电路的性能，电路在施密特触发器的基础上，增加了整形级和输出级。的基础上，增加了整形级和输出级。整形级整形级可以使输出波形的边沿更加陡峭，可以使输出波形的边沿更加陡峭，输出级输出级可以提高电路的负载能力。可以提高电路的负载能力。第40页/共86页2.施密特触发与非门电路施密特触发与非门电路为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采用了施密特触发形式。比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施密特触发的与非门电路。施密特触发与非门的逻辑符号第41页/共86页1.波形变换波形变换将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩

21、形波）。波形变换施密特触发器的应用第42页/共86页2.脉冲整形脉冲整形在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。脉冲整形波形波形畸变畸变边沿边沿振荡振荡第43页/共86页3脉冲鉴幅脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。脉冲鉴幅第44页/共86页定时器10.4555555定时器及其应用定时器典型应用第45页/共86页为为数字数字模拟混合模拟混合集成电路。集成电路。可可产产生生精精确确的的时时间间延延迟迟和

22、和振振荡荡，内内部部有有3个个5K的电阻分压器，故称的电阻分压器，故称555。在在波波形形的的产产生生与与变变换换、测测量量与与控控制制、家家用用电电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。10.4555555定时器及其应用第46页/共86页各各公公司司生生产产的的555定定时时器器的的逻逻辑辑功功能能与与外外引引线线排列排列都完全相同。都完全相同。双极型产品CMOS产品单555型号的最后几位数码5557555双555型号的最后几位数码5567556优点驱动能力较大低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围516V318V负载电流可达200mA可达4mA第47页/共

23、86页图集成定时器555集成定时器集成定时器定时器定时器电源端电源端放电端放电端GND低电平低电平触发端触发端高电平高电平触发端触发端电压电压控制端控制端复位端复位端输出端输出端UDDD TH COG TL UoRD87655551234第48页/共86页555定时器是一种应用方便的中规模集成电路定时器是一种应用方便的中规模集成电路,只需外接只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。定时器定时器电阻分压器电压比较器基本RS触发器复位输入端(0)输出缓冲反

24、相器集电极开路输出三极管1、电路组成、电路组成TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G第49页/共86页（1）电阻分压器TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G由3个5k的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。第50页/共86页（2）电压比较器TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)GC1和和C2。当。当UU时，时，UC输出高

25、电平，输出高电平，反之则输出低电平。反之则输出低电平。第51页/共86页TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)GvIC 为控制电压输入端。当vIC悬空时，UR12/3VCC，UR21/3VCC。当vICVCO时，vR1VCO，vR21/2VCO第52页/共86页vI1称为高触发端，vI2称为低触发端。TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G第53页/共86页（3）基本基本RS触发器触发器其置其置0和置和置1端为低电平有效

26、触发。端为低电平有效触发。RD是低电平有效的复位输入端。是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使正常工作时，必须使RD处于高电平。处于高电平。TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G第54页/共86页（4）放电管放电管T T 是是集集电电极极开开路路的的三三极极管管。相相当当于于一一个个受受控控电电子子开开关关,输出为输出为0时，时，T 导通，输出为导通，输出为1时，时，T 截止。截止。TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVC

27、C(8)G第55页/共86页（5）缓冲器缓冲器缓冲器由缓冲器由G3和和G4构成，用于提高电路的负载能力。构成，用于提高电路的负载能力。TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G4G3第56页/共86页0 01 10 0 555定时器定时器 如果悬空0 01 10 01 10 01 10 01 11 10 01 11 11 1保持保持2、工作原理、工作原理TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k 5k 5k&1RDVCC(8)G第57页/共86页555定时器

28、功能表定时器功能表不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电管放电管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输出出输输入入 555定时器定时器第58页/共86页.单稳态触发器单稳态触发器 只有一个稳态的触发器。只有一个稳态的触发器。特点：特点：在外来触发信号的作用下，能够由稳在外来触发信号的作用下，能够由稳态翻转成另一暂稳状态，暂稳状态维持一定时间态翻转成另一暂稳状态，暂稳状态维持一定时间后，又会自动返回到稳态。后，又会自动返回到稳态。555定时器定时器 的应用的应用第59页/共86页GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS

29、VCC0.01 FRCuIuOuC-+(一)电路结构DISTHVCCR R、C 为定时元件TRuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01 FCuC-+第60页/共86页(二)工作原理、工作波形与参数估算1.稳定状态 接通电源后VCC经R 向C 充电，使uC上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI=UIH(应1/3VCC)。当uC2/3VCC时，满足TR=uI1/3VCC，TH=uI2/3VCC,因此uO为低电平，V导通，电容C 经放电管V迅速放电完毕，uC 0V。这时TR=UIH1/3VCC，TH=uC 02/3VCC，uO

30、保持低电平不变。因此，稳态时uC 0V，uO为低电平。充电工作原理 导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH第61页/共86页2.触发进入暂稳态 (二)工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC当输入uI由高电平跃变为低电平(应1/3VCC)时，使TR=UIL1/3VCC而TH=uC 0V2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R 向C 充电，uC上升。UILUOH充电第62页/共86页3.自动返回稳定状态 (二)工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOL

31、UOHtWOOtUIHuItWIVCC2.触发进入暂稳态 UIHUOL TH2/3VCC放电V当输入uI由高电平跃变为低电平(应1/3VCC)时，使TR=UIL1/3VCC而TH=uC 0V1/3VCC)，因此uO重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C经V迅速放电uC 0V，放电完毕后，电路返回稳态。第63页/共86页 例 用上述单稳态电路输出定时时间为1s的正脉冲，R=27k，试确定定时元件C 的取值。(二)工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC输出脉冲宽度tW即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件R、C。该单稳态触发器为不可重复触发器，

32、且要求输入脉宽tWI小于输出脉宽tWO。解：因为 tWO 1.1RC故可取标称值 33 F。估算公式tWO 1.1RC第64页/共86页补充例题补充例题1单稳态触发器的应用之一。单稳态触发器的应用之一。84153uoui+UDDRC555627 照明定时电路。照明定时电路。第65页/共86页解：该电路是典型的由解：该电路是典型的由555集成定时器外接集成定时器外接R 和和C 组成的单稳态触发器。组成的单稳态触发器。练习（练习（1）如图为自动控制灯）如图为自动控制灯电路，当用手触摸金属片电路，当用手触摸金属片J 时，时，小电珠能亮小电珠能亮10s左右，作为左右，作为晚上看表或走廊的瞬时照明，晚上

33、看表或走廊的瞬时照明，试说明其工作原理。试说明其工作原理。162784RJ C+6V5553这一单稳态触发器，在通常情况下即人手没有触摸时，这一单稳态触发器，在通常情况下即人手没有触摸时，其稳定状态为其稳定状态为0，输出端，输出端3为低电平，小电珠不亮。在触为低电平，小电珠不亮。在触发脉冲的作用下，即手触摸金属片发脉冲的作用下，即手触摸金属片J 时，相当于在输入端时，相当于在输入端2加入一个负脉冲，它翻转成暂稳态加入一个负脉冲，它翻转成暂稳态1，输出端，输出端3为高电为高电平，小电珠亮。小电珠能亮平，小电珠亮。小电珠能亮10s左右表明了暂稳态持续时左右表明了暂稳态持续时间，它与充电时间常数有关

34、即间，它与充电时间常数有关即tW=1.1RC。持续时间结束，持续时间结束，触发器自动恢复原态即触发器自动恢复原态即0状态，小电珠灭。状态，小电珠灭。第66页/共86页GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R22、用用 555 定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器 (一)电路结构DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC-+R2第67页/共86页(二)工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 充电UOHTH=TR=uC很小接通VCC后，开始时TH=TR=uC 0 0，uO为高电平，放电管截

35、止，VCC经R1、R2向C 充电，uC上升，这时电路处于暂稳态。工作原理 第68页/共86页(二)工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL UOLTH=TR 2/3VCC当uC 上升到TH=TR=uC2/3VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管V导通，C 经R2和V放电，uC下降，电路进入暂稳态。工作原理 接通VCC后，开始时TH=TR=uC 0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C 充电，uC上升，这时电路处于暂稳态。放电第69页/共86页当uC 下降到TH=TR=uC1/3VCC时，uO重新跃变为高电平，同时放电管V截止，C 又被充电，uC上升，电

36、路又返回到暂稳态。(二)工作原理、工作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL TH=TR1/3VCC工作原理 当uC上升到TH=TR=uC 2/3VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管V导通，C 经R2和V放电，uC 下降，电路进入暂稳态。接通VCC后，开始时TH=TR=uC 0 0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C 充电，uC上升，这时电路处于暂稳态。第70页/共86页(二)工作原理、工作波形与周期估算 电容C 如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 周期与占空比估算tWH 0.7(R1+R2)C tWL 0

37、.7R2CT=tWH+tWL 0.7(R1+2R2)C第71页/共86页GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2 例 指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？解：R1、R2、RP1和C 共同构成定时元件，因此调节RP1可调节音调高低。欲提高音调，则应减小RP1，因此触头应下移。RP2调节RP2可控制RD为0或1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节RP2使触头左移至适当位置，可使RD=1，使扬声器鸣响。RP1第72页/共86页.uC.+UCC48762

38、13CR1R25.例：例：多谐振荡器构成水位监控报警电路多谐振荡器构成水位监控报警电路水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发音；水位下降到探测器以下时，多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警。+第73页/共86页 解解:该电路是由该电路是由555集成集成定时器外接定时器外接R1、R2和和C1组成组成的多谐振荡器的多谐振荡器。由电源。由电源UDD、按钮按钮SB、电阻、电阻R3、R4和电容和电容C2组成多谐振荡器的组成多谐振荡器的起振控制电路。起振控制电路。练习（练习（2）如图为一个电子门）如图为一个电子门铃电路，铃电路，SB 为门铃按钮，试为门铃按钮，试分析其工作原理。分析其工作原理。162784

39、R1+UDD5553R2C1C250.01FC3R3R4SB由多谐振荡器工作原理，门铃电路通常虽然接通电源，由多谐振荡器工作原理，门铃电路通常虽然接通电源，按钮未按，按钮未按，555芯片复位，输入端芯片复位，输入端4通过通过R4电阻接地，电阻接地，使输出端使输出端3始终处于低电平，多谐振荡器不起振，扬声器始终处于低电平，多谐振荡器不起振，扬声器不发出音响。当按下按钮不发出音响。当按下按钮SB时，电源通过按钮时，电源通过按钮SB、电、电阻阻R3、R4和电容和电容C2使复位输入端使复位输入端4始终处于高电平，始终处于高电平，多谐振荡器开始起振，输出端多谐振荡器开始起振，输出端3连续输出一定频率的方

40、波。连续输出一定频率的方波。门铃扬声器发出叫门音响直至按钮门铃扬声器发出叫门音响直至按钮SB断开而终止断开而终止。下一题上一题返回练习题集第74页/共86页答答此时集成定时器中的基本此时集成定时器中的基本RS 触发器的输入触发器的输入R=0，S=0，基本，基本RS 触发器处于不定状态，故不能在触发器处于不定状态，故不能在这这种情况下工作。种情况下工作。练习练习(3)555集成定时器能否在集成定时器能否在的情况下工作？的情况下工作？第75页/共86页练习（练习（5）在图示多谐振荡器在图示多谐振荡器中，如果中，如果UDD=9V，R1=10k，R2=2k，C=470pF。试求电。试求电路的振荡周期，

41、振荡频率和方波路的振荡周期，振荡频率和方波的占空比；如果不改变振荡频率，的占空比；如果不改变振荡频率，而要改变脉冲宽度，应该怎么办而要改变脉冲宽度，应该怎么办？16278R1+UDD5553R2C50.01FuO该电路在改变该电路在改变R1、R2和和C 中任何一个时，都能改变中任何一个时，都能改变脉冲宽度。但为了保持振荡频率不变，改变脉冲宽度。但为了保持振荡频率不变，改变R1、R2和和C 中的某一值时，要相应调节其他值。中的某一值时，要相应调节其他值。振荡周期振荡周期振荡频率振荡频率占空比占空比解：解：第76页/共86页3、用用 555 定时器组成施密特触发定时器组成施密特触发器器 0uOuI

42、UOL1/3VCC2/3VCCUOH当TH=TR=uI2/3VCC时电压传输特性为反相输出的滞回特性uIuO当TH=TR=uI1/3VCC时1/3VCC0当1/3VCCTH=TR=uI2/3VCC时当uI1/3VCC时当uI由高电平逐渐下降，且1/3VCCuI1/3VCC时不变不变1截止11导通01导通00V状态OUTRD输出输入TRTH0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOHUT+=2/3VCCUT-=1/3VCC UT=UT+-UT-=1/3VCC第77页/共86页OuO/Vt 例 试对应输入波形画出下图中输出波形。184355557+12V0.01 FuIuO260uI/Vt246

43、810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解：UT+=2/3VCC=8VUT-=1/3VCC=4V因此可画出输出波形为电路构成反相输出的施密特触发器第78页/共86页3.构成施密特触发器构成施密特触发器555定时器构成的施密特触发器（a）电路（b）工作波形如果在如果在UIC加上控制电压，加上控制电压，则可以改变电路的则可以改变电路的UT+和和UT。第79页/共86页本章小结本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。施密特触发器可将任意波形变换成矩形

44、脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或采用555定时器构成施密特触发器。第80页/共86页单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身R、C 定时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变R、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用中，常选用集成单稳态触发器或采用555定时器构成单稳态触发器。第81页/共86页

45、在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变R、C定时元件数值的大小，可调节振荡频率。第82页/共86页555定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其它多种实用电路。由于555定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。除555单定时器外，还有双定时器556、四定时器558等。第83页/共86页单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为GuO可重复触发型不可重复触发型uOuI1uOuIuOuI单稳态触发器具有施密特特性的与非门符号多谐振荡器第84页/共86页555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为555定时器构成的施密特触发器555定时器构成的单稳态触发器555定时器构成的多谐振荡器第85页/共86页感谢您的观看！第86页/共86页