第六章 脉冲波形的产生与整形.ppt

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1、n本章重点与难点：n重点：由555构成三种电路的主要工作特点。n难点：几种典型电路工作原理分析。6.1 多谐振荡器多谐振荡器 6.2 单稳态触发器单稳态触发器 6.3 施密特触发器施密特触发器 6.4 555定时器及其应用定时器及其应用6.2.1 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6.2.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用6.2 单稳态触发器单稳态触发器 电路有一个稳态，一个暂稳态。电路有一个稳态，一个暂稳态。一、单稳态触发器的工作特点一、单稳态触发器的工作特点：6.2 单稳态触发器单稳态触发器 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态在外来触发信号作用下，

2、电路由稳态翻转到暂稳态;电路中电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长久保持延时环节的作用，暂稳态不能长久保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取决于持续时间仅取决于RC电路的参数值。电路的参数值。概述概述二、单稳态触发器的组成：二、单稳态触发器的组成：6.2 单稳态触发器单稳态触发器 由门电路和由门电路和 R C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。6.2.1 门电路组成的微分型单

3、稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1.电路电路vO1vO2vcRvI&vO1vO2vcvIRCMOS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 vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthtttttpivthtwt1t22.工作原理工作原理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 16.2.1 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vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthttttvt

4、htpitwt1t22.工作原理工作原理vo1 v R vO2 vIvR vO2 vO1 vO1vO2vcvIRvRvDD1 11 11 10 06.2.1 门电路组成的微分门电路组成的微分型单稳态触发器型单稳态触发器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 03.主要参数的计算主要参数的计算vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthtttttpivthtwt1t2tw0.7RC(1)输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw(2)恢复时间恢复时间tre tre =3 d(3)最高工作频率最高工作频率

5、fmax 6.2.1 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 =RCvO1vO2vcvIRvRVCC4.讨论讨论CdRdvDvI1vo2如果输入端采用微分电路时，如果输入端采用微分电路时，Rd应大于应大于2k，使得稳态时使得稳态时 D大于大于G1的开门电平的开门电平(VON)。6.2.1 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电阻电阻R的取值可以是任意的吗的取值可以是任意的吗？采用采用TTL与非门构成单稳电路时，电阻与非门构成单稳电路时，电阻R要小于要小于0.7k。在暂稳态结束在暂

6、稳态结束(t=t2)瞬间，门瞬间，门G2的输入电压的输入电压 R达到达到VDD+VT，可能损坏可能损坏G2门，怎么办？门，怎么办？输入的触发脉冲的宽度可以是输入的触发脉冲的宽度可以是任意的吗？如触发脉冲的宽度任意的吗？如触发脉冲的宽度太宽会有什么问题？太宽会有什么问题？6.2.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1.定时定时 twt w6.2.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用2.延时延时 vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+vthtttttpivthtwt1t2图图 9.4.1 555 集成定时器集成定时器 一、一、555集成定时器集成定时器 6.4 555定时器及其应用定时器

7、及其应用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UDD D TH COG TL Uo RD8 7 6 5 5551 2 3 4555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、多谐和施密特触接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。发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。6.4.1 555定时器定时器电阻分压器电阻分压器电压比较器电压比较器基本基本RS触发器触发器复位输入端复位输入端(0)

8、输出缓冲反相器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G1、电路组成、电路组成0 01 10 06.4.1 555定时器定时器TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G 如果悬空如果悬空0 01 10 01 10 01 10 01 11 10 01 11 11 1保持保持保持保持2、工作原理、工作原理 555定时器功能表定时器功能表不变不变不变不变1导通导通0

9、1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6.4.1 555定时器定时器二、二、555555定时器的应用定时器的应用（一）单稳态触发器（一）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。无触发信号时：无触发信号时：ui=“1”设设 Q=1Q=0 Q=1，三极三极管导通管导通 7

10、 端接通端接通，C 放电放电 U623UDD 设设 Q=0 Q 维持维持 0 态态。Q=0三极三极管截止管截止，7 端断开端断开23UDD U6 电容电容 C 充电充电 uC=u6 Q=0 Q=1，三极三极管导通管导通 7 端接地端接地，C 不能充电不能充电，触发器的稳态为触发器的稳态为:uo=Q=08 41 53uoui+UDDRC555627图图9.4.2 单稳态触发器单稳态触发器下一页下一页上一页上一页返返 回回上一节上一节(1)t=0 t1时，时，ui 未输入未输入:0tui0tuC0tuot18 41 53uoui+UDDRC555627uo=0(2)t=t1 t2时，输入触发脉冲时

11、，输入触发脉冲 ui:u2=ui 13UDD uo=1 C充电充电:uC=u6 t2 t t2 时时，ui 消失消失，u2=ui 13UDDC 继续充电继续充电：uC=u6 23UDD，uo=Q=123UDD u6=uC=下一页下一页上一页上一页返返 回回上一节上一节0tui0tuC0tuot18 41 53uoui+UDDRC555627t223UDDt3 t t3 时时,uo=Q=023UDDu6=uC Q=1，三极三极管导通管导通 C 放电放电U623UDD uo=Q=0暂稳态暂稳态tWtW=ln3=1.1RC下一页下一页上一页上一页返返 回回上一节上一节补充例题补充例题 1 单稳态触发

12、器的应用之一。单稳态触发器的应用之一。8 41 53uoui+UDDRC555627 照明定时电路。照明定时电路。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 组组成的单稳态触发器。成的单稳态触发器。练习（练习（1）如图为自动控制）如图为自动控制灯电路，当用手触摸金属片灯电路，当用手触摸金属片J 时，小电珠能亮时，小电珠能亮 10 s 左右，左右，作为晚上看表或走廊的瞬时作为晚上看表或走廊的瞬时照明，试说明其工作原理。照明，试说明其工作原理。162784R J 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

13、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 为高电平，为高电平，小电珠亮。小电珠能亮小电珠亮。小电珠能亮 10 s 左右表明了暂稳态持续时间，左右表明了暂稳态持续时间，它与充电时间常数有关即它与充电时间常数有关即 tW=1.1RC。持续时间结束，触持续时间结束，触发器自动恢复原态即发器自动恢复原态即 0 状态，小电珠灭。状

14、态，小电珠灭。不变不变不变不变导通导通0截止截止1导通导通0 T VOVI2VI1输输 出出输输 入入截止截止导通导通（二）无稳态触发器（二）无稳态触发器 （多谐振荡器）（多谐振荡器）设设 uo=1,7 端断开端断开uo=0 7 端接通端接通，C 放电放电 U213UDD23UDD U6 C 充电充电 u6=u2=uC uo=1 u6=u2=uC 8 41 53uo+UDDR1C555627R2uC0t23UDD0tuot1t2t38 41 53uo+UDDR1C555627R213UDDtW2tW1T输出方波周期输出方波周期 T 的计算的计算:T=tW1+tW2 =0.7(R1+2R2)C占

15、空比占空比=tW1T 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 组成多谐振荡器的起振组成多谐振荡器的起振控制电路。控制电路。练习（练习（2）如图为一个电子）如图为一个电子门铃电路，门铃电路，SB 为门铃按钮，为门铃按钮，试分析其工作原理。试分析其工作原理。162784R1+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

16、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，使电阻接地，使输出端输出端 3 始终处于低电平，多谐振荡器不起振，扬声器不始终处于低电平，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、电阻电阻 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，多谐振荡始终处于高电平，多谐振荡器开始起振，输出端器开始起振，输出端 3 连续输出一定频率的方波。门铃扬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。下一题下一题上一题

17、上一题返回练习题集返回练习题集 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，故不能在这触发器处于不定状态，故不能在这种情况下工作。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 的情况的情况下工作？下工作？答答 单稳态触发器是只有一个稳态的单稳态触发器是只有一个稳态的 触发器。其特触发器。其特点是：在外来触发信号的作用下，能够由稳定状态翻转成另点是：在外来触发信号的作用下，能够由稳定状态翻转成另一暂稳状态，暂稳状态维持一定时间后，又会自动返回到稳一暂稳状态，暂稳状态维持一定时间后，

18、又会自动返回到稳定状态。无稳态触发器是一个没有稳定状态的定状态。无稳态触发器是一个没有稳定状态的 触发器。其触发器。其特点是：无需外来触发信号，接通电源后，电路自动地从一特点是：无需外来触发信号，接通电源后，电路自动地从一个暂稳状态变换为另一个暂稳状态，周而复始，循环不止。个暂稳状态变换为另一个暂稳状态，周而复始，循环不止。练习练习(4)单稳态触发器和无稳态触发器各有什么特点？单稳态触发器和无稳态触发器各有什么特点？它们产生的方波有何不同？它们产生的方波有何不同？单稳态触发器触发一次产生一个一定宽度的方波，其单稳态触发器触发一次产生一个一定宽度的方波，其方波的宽度方波的宽度 tW=1.1 RC

19、。无稳态触发器接通电源后即可输无稳态触发器接通电源后即可输出连续方波，其方波的宽度出连续方波，其方波的宽度 tW=0.7（R1R2）C。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=9 V，R1=10 k，R2=2 k ，C=470 pF。试求电路的振荡周期，振荡频试求电路的振荡周期，振荡频率和方波的占空比；如果不改率和方波的占空比；如果不改变振荡频率，而要改变脉冲宽变振荡频率，而要改变脉冲宽度，应该怎么办？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，都能改变脉中任何一个时，都能改变脉冲宽度。但为了保持振荡频率不变，改变冲宽度。但为了保持振荡频率不变，改变 R1、R2 和和 C 中的中的某一值时，要相应调节其他值。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：