第8章脉冲波形的产生与变换.pptx

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1、一、脉冲信号的定义三角波：锯齿波：微分窄脉冲：8.1 概述方波：脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形。脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形。矩形波：第1页/共36页A0.9A0.5A0.1ATwtrtfT实际的矩形波实际的矩形波脉冲幅度脉冲幅度 A脉冲上升沿脉冲上升沿 tr 脉冲周期脉冲周期 T脉冲下降沿脉冲下降沿 tf 脉冲宽度脉冲宽度Tw 占空比占空比q二、脉冲信号的参数 第2页/共36页 8.2 555定时器定时器 555定时器是一种应用广泛的集成电路，它将定时器是一种应用广泛的集成电路，它将模拟和数字电路集成在同一片硅片上，用于脉冲信模拟和数字电路集成在同一片硅片上，用

2、于脉冲信号的产生、波形的变换和整形，定时、检测、控制号的产生、波形的变换和整形，定时、检测、控制等领域。等领域。加上适当的阻容元件即可构成加上适当的阻容元件即可构成多谐振荡多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器器、施密特触发器和单稳态触发器等电路，完成等电路，完成脉脉冲信号的产生、定时和整形冲信号的产生、定时和整形等功能。等功能。常用集成定时器常用集成定时器 555 有有 5G555(TTL)和和CC7555(CMOS)。第3页/共36页一、电路结构与逻辑功能1.电路组成 分压器、比较器、基本RS触发器、放电三极管和输出缓冲器组成。QVR1VR22/3VCC1/3VCC第4页/共36页n各引脚

3、功能各引脚功能(1)1脚脚接地端接地端(2)2脚脚（VI2）-触发输入端，与触发输入端，与6脚（脚（VI1）阈值输入端共同控制比）阈值输入端共同控制比较器较器C1和和C2的输出，从而控制的输出，从而控制RS锁存器锁存器，决定输出状态。，决定输出状态。(3)3脚脚输出端输出端(4)4脚（脚（RD）-复位输入端，当复位输入端，当RD=0，RS锁存锁存器器被复位，输出被复位，输出vo为低电平。正常工作时，应将为低电平。正常工作时，应将其接高电平。其接高电平。第5页/共36页(5)5脚（脚（VIC）电压控制端，当其悬空时，比电压控制端，当其悬空时，比较器较器C1和和C2的比较电压分别为的比较电压分别为

4、2/3VCC 和和1/3VCC。(6)6脚脚阈值输入端阈值输入端(7)7脚脚放电端放电端(8)8脚脚电源端电源端 第6页/共36页n工作原理1.当当RD=0时，时，Vo=0，T导通导通 2.当当RD=1时时Q=1，T截止，截止，Vo=1 Q=0，T导通，导通，Vo=0 Q、T保持，输出保持不变保持，输出保持不变+-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 第7页/共36页2.电路功能当当VIC无外接电源时，无外接电源时，第8页/共36页8.3 施密特触发器 施密特触发器施密特触发器特点：特点：（1）输出有两种状态（输出为数字信号）；）输出有两种状态（输出为数字信号）；（2）输入采用

5、电平触发（输入为模拟信号）；）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；（3）电电路路具具有有回回差差特特性性：对对于于正正向向增增加加和和负负向向减减小小的输入信号，电路有不同的阈值电平（的输入信号，电路有不同的阈值电平（VT+和和VT-）。）。什么是什么是施密特触发器施密特触发器？施密特触发器施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。是具有滞后特性的数字传输门。第9页/共36页 逻辑符号同相传输反相传输 施密特触发器的电压传输特性第10页/共36页用555构成的施密特触发器 电路结构第11页/共36页QVR1VR2第12页/共36页2/3Vcc1/3VccvI0tvO0t（1）当）当vI1/3Vc

6、c时，时，R=1，S=0，Q=1，vO=1；（2）当）当1/3Vcc vI2/3Vcc时，时，R=1，S=1，Q=1（保持），（保持），vO=1；（3）当）当 vI2/3Vcc时，时，R=0，S=1，Q=0，vO=0；（4）当）当1/3Vcc vI2/3Vcc时，时，R=1，S=1，Q=0（保持），（保持），vO=0；（5）当）当vI1/3Vcc时，时，R=1，S=0，Q=1，vO=1；原理分析+-C2S1/3VccvI+-C1R2/3VccvI 0vIvO第13页/共36页 主要参数1.阈值电平正向阈值电压 VT+=2/3Vcc负向阈值电压 VT-=1/3Vcc2.回差电压=VT+VT-=1

7、/3Vcc第14页/共36页1、用于波形变换施密特触发器 应用举例vot0第15页/共36页2.用于脉冲整形、抗干扰第16页/共36页第17页/共36页3.用于脉冲鉴幅第18页/共36页8.4 多谐振荡器 什么是什么是多谐振荡器多谐振荡器？多谐振荡器是一种多谐振荡器是一种自激自激振荡器，在接通电源振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。由于输出的矩形波中含有很多谐波分量，故冲。由于输出的矩形波中含有很多谐波分量，故称它为称它为多谐振荡器多谐振荡器，又称，又称方波发生器方波发生器。第19页/共36页用555构成的多谐振荡器 电路结

8、构第20页/共36页 工作原理1.上上电电时时，vC=0=0，得得R=1，S=0，Q=1，T截止截止,vO O=1=1。3.当当vC 2/3Vcc时时，R=0，S=1，基基本本RS锁锁存存器器被被置置0，Q=0，T导通，导通，vO=0。2.当当Vcc通过通过R1、R2向向C充充电电，vC 逐渐上升逐渐上升;+-C2S1/3VccvI +-C1R2/3VccvI 第21页/共36页5.当当vC下下降降到到vC 1/3Vcc时时，R=1，S=0，RS 锁锁存存器器置置成成1态，态，Q=1，T截止，截止，vO O=1=1。对电容对电容C充电又重新开始。充电又重新开始。4.电电容容C将将通通过过R2和

9、和T放放电电，vC逐逐渐下降；渐下降；+-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 第22页/共36页T1T2 工作波形 第23页/共36页2 2、振荡频率的估算（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）（2）电容放电时间T2（3）电容振荡周期 T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）电路振荡频率f（5）输出波形占空比q第24页/共36页 占空比任意可调的 多谐振荡器 利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。第25页/共36页占空比可变的多谐振荡器参数占空比可变的多谐振荡器参数 第26页/共36页

10、有两种状态：0 0态和1 1态，但只有一种状态能长久保持，故名单稳态触发器。单稳态触发器的特点：（1 1）有稳态和暂稳态两种状态；（2 2）平时处于稳态，在外部触发脉冲作用下，由稳态进入暂稳态；（3 3）暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。8.5 单稳态触发器n什么是什么是单稳态触发器？单稳态触发器？第27页/共36页一 用555定时器组成单稳态触发器 电路组成及工作原理第28页/共36页（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0。（2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。（3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，三极

11、管T截止，VCC经R向C充电。时间常数=RC，vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。（4）自动返回（暂稳态结束）时间当vC上升至2/3VCC时，vO由1跳变0，三极管T由截止转为导通，电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。（5）恢复过程当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的放电三极管 T放电，时间常数=RC，经过（35）后，电容C放电完毕，恢复过程结束。+-C2S1/3VccvI+-C1R2/3Vccvc 第29页/共36页vI0tvC0tvO0tTW2/3Vcc 工作波形不可重复触发不可重复触发暂稳态期间，触发暂稳态期间，触发脉冲不再起作用脉冲不再起作用第30页/共36页 主要参数估算(1)输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）单稳态触发器输出脉冲宽度单稳态触发器输出脉冲宽度TW仅决定于定时元件仅决定于定时元件R、C的取值。的取值。（2）恢复时间tre（3）最高工作频率fmax vI周期的最小值：Tmin=tWtre 因此，单稳态触发器的最高工作频率应为:tre（35）RC 第31页/共36页可重复触发单稳态触发器twtvO0tvI0tvC0第32页/共36页脉宽可调单稳态触发器第33页/共36页单稳态触发器应用 用于整形用于整形第34页/共36页 用于定时用于定时第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页