脉冲波形的产生与整形模板.pptx

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1、1本章主要内容1.555555定时器定时器的工作原理及逻辑功能；2.施密特触发器施密特触发器的特点及由555定时器构成的施密特触发器电路的分析；3.多谐振荡器多谐振荡器的特点及由555定时器构成的多谐振荡器电路的分析；4.单稳态触发器单稳态触发器的特点及由555定时器构成的单稳态触发器电路的分析；第1页/共35页2目 录555555定时器定时器的电路结构及工作原理555定时器构成的施密特触发器施密特触发器555定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器555定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器第2页/共35页3前言前面讲的时序逻辑电路以及更复杂数字系统的动作都是由时钟脉冲信号（CP）来控制和协调的。脉

2、冲 信 号（CP）的来源通常有两种方法：利用脉冲信号产生电路直接获取；通过对已有的周期性变化信号进行整形，变换为脉冲波形。555555构成的多谐振荡器构成的多谐振荡器555555构成的施密特触发器构成的施密特触发器555555构成的单稳态触发器构成的单稳态触发器第3页/共35页4电压比较电路基准电路（分压器）一.集成555定时器的电路结构与工作原理（一）555定时器的内部结构基本RS触发器输出电路分成四个部分：（1）基准电路是由3个5k电阻组成的分压器；（2）电压比较电路由C1和C2组成；（3）基本RS触发器（4）输出电路由放电三极管T及反相器G4等组成。第4页/共35页5电路符号：低低电平触

3、发端高高电平触发端电压控制端复位端低低电平有效放电输出端4.516V输出端55584156273VCCvI1vI2VCOvOvOGND（一）555定时器的内部结构一.集成555定时器的电路结构与工作原理第5页/共35页6(二)555定时器的工作原理功能表：不变导通截止导通T不变不变100111100XX0vOvI2vI1RD（1）当当R RD D=0=0时时，无论输入端为何，输出端始终为0；故称RD为复位端（或清零端）一.集成555定时器的电路结构与工作原理第6页/共35页7(二)555定时器的工作原理功能表：不变导通截止导通T不变不变100111100XX0vOvI2vI1RD（2）当当R

4、RD D=1=1时时，若 ，则输出端vO和放电输出端 均为高电平输出（逻辑1）。一.集成555定时器的电路结构与工作原理第7页/共35页8功能表：不变导通截止导通T不变不变100111100XX0vOvI2vI1RD（3）当当R RD D=1=1时时，若 ，则输出端vO和放电输出端 均为低电平输出（逻辑0）。(二)555定时器的工作原理一.集成555定时器的电路结构与工作原理第8页/共35页9功能表：不变导通截止导通T不变不变100111100XX0vOvI2vI1RD（4）当当R RD D=1=1时时，若 ，则输出端vO和放电输出端 均保持原来输出不变。(二)555定时器的工作原理一.集成5

5、55定时器的电路结构与工作原理第9页/共35页10功能表：不变导通截止导通T不变不变100111100XX0vOvI2vI1RD（4）当当R RD D=1=1时时，若 ，则输出端vO和放电输出端 均保持原来输出不变。从功能表上可以分析出来，555定时器有两点需要格外注意：（1）要想使555定时器输出端始终为0，则应将RD接成低电平。（2）要想使555定时器有正常的输出，则RD=1;且输出端和放电输出端的逻辑电平始终保持一致。(二)555定时器的工作原理一.集成555定时器的电路结构与工作原理第10页/共35页11二.由555定时器构成的施密特触发器(一)施密特触发器的电路特点1.具有两个阈值电

6、压。J上限阈值电压UT+：J下限阈值电压UT-：J回差电压UT：V VT T=V=VT+T+-V-VT-T-平平时，使电路输出状态发生变化的输入电压vI值。输入信号vI从低电平上升到高电低电平上升到高电平平时，使电路输出状态发生变化的输入电压vI值。输入信号vI从高电平下降到低电高电平下降到低电2.电压传输特性具有滞回特性，所以它的抗干扰能力很强，应用也很广泛。第11页/共35页12（二）电路组成及工作原理1.vI从0逐渐升高的过程l当 时：“二六一搭”二.由555定时器构成的施密特触发器第12页/共35页131.vI从0逐渐升高的过程l当 时：“二六一搭”uO仍保持高电平即：（二）电路组成及

7、工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第13页/共35页141.vI从0逐渐升高的过程“二六一搭”l当 时：（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第14页/共35页15“二六一搭”l当 时：2.vI从高于 开始下降的过程（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第15页/共35页16“二六一搭”2.vI从高于 开始下降的过程l当 时：uO仍保持低电平即：（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第16页/共35页17“二六一搭”2.vI从高于 开始下降的过程l当 时：至此，一个完整周期结束，以后重复该过程。（二）电路组成及工作原理

8、二.由555定时器构成的施密特触发器第17页/共35页18J上限阈值电压:J下限阈值电压:J回差电压:“二六一搭”电压传输特性电压传输特性0.01FC为施密特反相器反相器（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第18页/共35页190.01FC接小电容的作用：接小电容的作用：滤除干扰信号，提高电路稳定性。若改变5脚的接线，可以调节回差电压的大小。（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第19页/共35页20若改变5脚的接线，可以调节回差电压的大小。UuOC1.在5脚接某一电位USUSVT+VT-UT+=uOC=US则，假设US=6V，则UT+=6VUT-

9、=3V回差电压：记住关系！（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第20页/共35页21若改变5脚的接线，可以调节回差电压的大小。2.在5脚对地接一电阻RUT+UT-则，假设R=10k，则等效电阻回差电压：RuOCR10kVCCVT+5k5kR（二）电路组成及工作原理二.由555定时器构成的施密特触发器第21页/共35页22本节小结施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。本节主要介绍的是后者。本节主要介绍的是后者。施密特触发器在脉

10、冲产生和整形电路中应用很广。U具体要求：1.会画555定时器构成的施密特触发器电路；2.给定输入信号波形，要求能够画出输出信号波形；3.会画电压传输特性，从中分析出输入与输出的反相关系。4.求5脚不同接法下的UT+、UT-和UT第22页/共35页23三.由555定时器构成的多谐振荡器（一）多谐振荡器的电路特点1.是一种自激振荡的电路，没有输入端。2.电路工作时没有稳定状态，只有两个暂稳态，亦称为无稳态电路。所谓“自激振荡”，是指电路在接通电源后，不需要有外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。两个暂稳态为“0”和“1”。电路工作时会在二者间做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。第23

11、页/共35页（二）电路组成及工作原理电路接法电路接法：（1）先“二六一搭”成施密特触发器；（2）6脚和7脚之间接R2；（3）7脚经R1接VCC，（4）2脚经电容C接GND。电路显著特点：无输入信号！电路显著特点：无输入信号！三.由555定时器构成的多谐振荡器第24页/共35页0vctvo0t2/3VCC1/3VCC分析步骤分析步骤：（1）起始状态：从t=0时刻vC=0开始。电容C逐渐被充电；（2）vO=0以后，（3）之后：放电过程结束，又由VCC通过R1、R2、C给C充电。此时vO=0，C被放电；（二）电路组成及工作原理三.由555定时器构成的多谐振荡器第25页/共35页0vctvo0t2/3

12、VCC1/3VCC求电路的振荡周期T：TtPHtPLC的充电时间tPH：C的放电时间tPL：电路的振荡周期T：（二）电路组成及工作原理三.由555定时器构成的多谐振荡器第26页/共35页0vctvo0t2/3VCC1/3VCC求电路的振荡周期T：TtPHtPL电路的振荡频率f：占空比q：（二）电路组成及工作原理三.由555定时器构成的多谐振荡器第27页/共35页28本节小结多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“

13、触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。U具体要求：1.会画555定时器构成的多谐振荡器电路；2.分析电路原理，能够画出电容两端电压vC和输出信号vO的波形；3.记住公式，会求电路的振荡周期T和振荡频率f，以及占空比q。第28页/共35页29四.由555定时器构成的单稳态触发器（一）单稳态触发器的电路特点1.它有一个稳定状态和一个暂稳态。2.在外来触发脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳态。3.暂稳态维持一段时间以后，将自动返回到稳定状态，而暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。第29页/共35页（二）电

14、路组成及工作原理（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态。“七六一搭，下C上R”无触发信号输入相当于悬空，即vI=1，此时电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。四.由555定时器构成的单稳态触发器第30页/共35页（2）若某一时刻在输入端vI加了触发信号负的窄脉冲，满足 。(进入暂稳态)（二）电路组成及工作原理四.由555定时器构成的单稳态触发器第31页/共35页（3）暂稳态维持一段时间后会自动回到稳定状态。若再没有触发信号则电路一直维持在稳态。只有当电路被再次触发，才会又进入暂稳态。（二）电路组成及工作原理四.由555定时器构成的单稳态触发器第32页/共35页TW求电路的脉冲宽度tW：（二）电路组成及工作原理四.由555定时器构成的单稳态触发器第33页/共35页34本节小结单稳态触发器具有一个稳态。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。U具体要求：1.会画555定时器构成的单稳态触发器电路；2.分析电路原理，给定输入波形能够画出输出信号vO的波形；3.记住公式，会求脉冲宽度tW。第34页/共35页35感谢您的观看！第35页/共35页