数电(第8章)脉冲波形的产生与变换.ppt

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1、第八章第八章 脉冲波形的产生与变换脉冲波形的产生与变换8.1 实际的矩形波及其参数8.2 集成555定时器8.3 用555定时器构成脉冲的产生与变换电路*8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲发生器8.5 脉冲信号产生与变换电路应用举例内容提要：1tw0.9Um0.5Um0.1Umtr tfTUm图图8-18.1 实际的矩形波形及其参数实际的矩形波形及其参数 211111+VDDTHCOTR（1）阈值输入阈值输入（6）控制端控制端（5）触发输入触发输入（2）RUR1RUR2R+-+UO1UO2QQVR（4）复位）复位输出端输出端OUT（3）放电端放电端D（7）图图8-2 集成集成555定

2、时器定时器 a)CC7555内部逻辑电路图内部逻辑电路图1RS+-+8.2 集成集成555定时器定时器 8.2.1 内部电路结构内部电路结构 G1G2G3G43124568555+VDDDTHCOGNDTRR73OUT图图8-2 b)CC7555内部逻辑符号内部逻辑符号1.电阻分压器电阻分压器 2.电压比较器电压比较器C1和和C2 3.基本基本RS触发器触发器 4.NMOS开关管开关管VT 8.2.3 CC7555的工作原理的工作原理 UTHUTR输出（输出（OUT）放电管放电管（VT）(2VDD)/3(VDD)/3(VDD)/3(VDD)/3L（低电平）（低电平）H(高电平高电平)H(高电平

3、高电平)H(高电平高电平)L（低电平）（低电平）L（低电平）（低电平）原状态原状态H(高电平高电平)导通导通导通导通原状态原状态截止截止R48.3 用用555定时器构成的脉冲产生与变换电路定时器构成的脉冲产生与变换电路8.3.1 555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器 1 电路组成电路组成11111+VDDTHCOTR（1）（6）（5）（2）RUR1RUR2R+-+UO1UO2QQVuO（3）D（7）uO1图图8-3 用用CC7555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器1RS+-+0.01+VDD1R1G1G2G3G4uI124568555+VDD37uIuOuO10.01

4、+VDD152313uOOttuIUOUOHUOLOUTUT-UT+uI a)波形图波形图 b)电压传输特性（回差特性）电压传输特性（回差特性）图图8-4 用施密特触发器将正弦波转换为矩形波用施密特触发器将正弦波转换为矩形波 3.工作原理工作原理 VDDVDD回差电压回差电压UT=UT+UT=2VDD/3VDD/3=VDD/3 6例例8-1 在图在图8-3a所示的施密特触发器中，设电源电压所示的施密特触发器中，设电源电压VDD=6V，试问，试问电路的上、下限阈值电压电路的上、下限阈值电压UT+、UT及回差电压及回差电压UT各为多少？设各为多少？设另一电源电压另一电源电压VDD1=10V，则由放

5、电端（，则由放电端（7脚）输出电压脚）输出电压uO1的高、低的高、低电压值各为多少？电压值各为多少？解：解：（1）上、下限阈值电压分别为）上、下限阈值电压分别为UT+=2VDD/3=4V，UT=VDD/3=2V，由式（由式（8-1）回差电压回差电压 UT=UT+UT=2V。（2）因为施密特触发器输出电压）因为施密特触发器输出电压uO为低电平时，对应的为低电平时，对应的555定时定时 器内部器内部VT管导通，所以输出电压管导通，所以输出电压uO1亦为低电平，亦为低电平，uO1的低的低 电压值约为电压值约为0V；同理可得同理可得uO1的高电压值约为的高电压值约为10V。78.3.2 用用555定时

6、器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器1.电路组成电路组成 11111+VDDRUR1RUR2R+-+UO1UO2QQVuOD图图8-5 555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器 1RS+-+0.01R1G1G2G3G4124568555+VDD37uIuO0.01uIUTHUTRCCOC1C282.工作原理工作原理电容电压电容电压uC（t）=uC（）uC（）uC（0）exp（-t/）稳态稳态 暂稳态暂稳态 稳态稳态 98.3.3 用用555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器 1.电路组成电路组成 11111+VDD+-+UO1UO2QQVuOD图图8-7 555集成定时器构

7、成的多谐振荡器集成定时器构成的多谐振荡器1RS+-+G1G2G3G4124578555+VDD36uO0.01CC1C2RRRuCR1R2102.工作原理工作原理 VDDVDDVDD2/31/3T1T2VDDuCuOUmttt1t2ttOO图图8-8 多谐振荡器电容多谐振荡器电容C的充放电曲线及输出矩形波振荡信号的充放电曲线及输出矩形波振荡信号 113.参数计算参数计算（1）充电时间）充电时间T1（2）放电时间）放电时间T2 T=T1+T2=（R1+R2）Cln2+R2Cln20.7（R1+2R2）C 占空比占空比 q=T1/T=（R1+R2）/（R1+2R2）124.占空比可调的多谐振荡器占

8、空比可调的多谐振荡器 124578555+VDD36uO0.01CR1R2RPRARBVD2VD1T1T2uO充电回路为：充电回路为：VDDRAVDlC地地 放电回路为：放电回路为：CVD2RBVT（NMOS管）管）地地 T=T1+T2（RA+RB）Cln2 q=T1/TRACln2/（RA+RB）Cln2=RA/（RA+RB）充充RAC，放放RBC TlRACln2，T2RBCln2 13例例8-2 在图在图8-9所示的占空比所示的占空比q可调的多谐振荡器中，要求可调的多谐振荡器中，要求q在在20%80%的范围内调节，输出信号的频率为的范围内调节，输出信号的频率为1kHz（T=10-3s），

9、），试选择试选择R、C参数。参数。解：解：通常通常RA和和RB的取值为的取值为1k3M之间，之间，C大于大于500pF。若。若选择选择C为为0.22F，则，则RA+RB=10-3s/（0.2210-6Fln2）6.6k 查附录查附录E，选取，选取Rw=4.7k，R 1和和R 2均为均为1k（这样所选（这样所选R、C参数均为标称阻容值），则实际占空比约为参数均为标称阻容值），则实际占空比约为15%85%，比题目，比题目要求的调节范围还大，这就满足了题目的设计要求。要求的调节范围还大，这就满足了题目的设计要求。14*8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲信号发生器用门电路组成的脉冲信号电路和

10、集成脉冲信号发生器自学自学158.5 脉冲产生与变换电路应用例脉冲产生与变换电路应用例 例例8-4 分析图分析图8-28所示电路，设定时器所示电路，设定时器5G555输出高电平为输出高电平为3.6V，输出低电平约为，输出低电平约为0V，图中，图中VD为理想二极管。试解答如为理想二极管。试解答如下问题：（下问题：（1）当开关置于位置）当开关置于位置A时，两个时，两个5G555各构成什么电各构成什么电路？估算输出信号路？估算输出信号uO1和和uO2的振荡频率的振荡频率f和和f各是多少？各是多少？（2）当开关置于位置）当开关置于位置B时，两个时，两个5G555构成的电路构成的电路有什么关系？画出输出

11、信号有什么关系？画出输出信号uO1和和uO2的波形图。的波形图。t84762153555R133kC0.0820.01+5VR227k84762153555R33.3kC0.0820.01R42.7kBAuO1uO2uC216解：解：（1）位置）位置A时时，两个，两个5G555各自构成一个多谐振荡器，各自构成一个多谐振荡器，对于多谐振荡器对于多谐振荡器：T=T1+T20.7（R1+2R2）C+0.7R2C4.99ms，则，则f=1/T=200.4Hz。对于多谐振荡器对于多谐振荡器：T0.7（R3+R4）C+0.7R4C0.499ms，则则f=1/T=2004Hz。f=10f（2）位置）位置B时

12、时，振荡器，振荡器的工作状态受控于振荡器的工作状态受控于振荡器的输出信的输出信号号uO1。当。当uO1=3.6V时，二极管时，二极管VD截止，振荡器截止，振荡器起振工作，起振工作，振荡频率振荡频率f=2004Hz；而当；而当uO10V时，二极管时，二极管VD导通，振荡导通，振荡器器停振，停振，uO2=3.6V。uO1uO3.44ms4.99ms1.55ms3.6V03.6V00.499ms0.155ms0.344ms17例例8-5 图图8-30a所示电路为由定时器所示电路为由定时器CC7555构成的锯齿波发生构成的锯齿波发生器，图中器，图中BJT VT和电阻和电阻R1、R2、RE组成恒流源，给定时电容组成恒流源，给定时电容C恒流充电。图恒流充电。图8-30b上方所示为触发输入信号上方所示为触发输入信号uI的波形。试回的波形。试回答如下问题：答如下问题：（1）CC7555构成了什么脉冲的整形与变换电路？构成了什么脉冲的整形与变换电路？（2）当触发输入端（）当触发输入端（2脚）输入负脉冲后，画出电容电压脚）输入负脉冲后，画出电容电压uC及及CC7555输出信号输出信号uO的波形图。的波形图。（3）推导出电容）推导出电容C充电的时间估算式，即充电的时间估算式，即tW式。式。+VDD84762153555R1C0.01uCR2V+IOuIuO181.简易温控报警器简易温控报警器19