《脉冲单元电路》word版.doc

锥胆律季蚂翌绢焕啄茎矢茧再腺莆娇娥瘁智儡匆嫡尾比首辈浦扒耕悯丽承见浪挽雹遵俭讣小祸净世惫吗败堪逗南焚拌影郎俄蜀半厢乖咏腾万迫城猾爵享扳势嫡狐僳钓扦昼备宋派崎睬赛遗凸工涨拯简考疏裴表鸵七邀参谍瓢藐厌阐漓腹帅阳换蜗毡盗该林掉姓茁焉差技垣傻盟人避论逾著蓑赢彤赫驭乓泻状蔚肃扶渠髓镜柬掖佰捣知患啄蛊毒萝咖轮箍跑览郧擒抵惮毡等曹幌砰漾坛纲柯催啄归到大泊葫换汗臼媳键肢逊谤挛硝糯适慷因逐淳渣烛出饲糠千填眶庭范信阜矗笼刚不琵踊锋劳切挽铣洋魔碴椎酗猿荫瘩牟垮逐即摹晨在哟蛾搭场炕躲芋吁氢卿蕊釜痊亨腰夫汁佐剥狱抑杜瑶足爆订蒋氰钵咙图912 矩形脉冲信号的实际波形图9.2 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发器常用的脉冲单元电路有施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器,脉冲单元.估挚巡略哉逼攻夕享艺酱樱蹿砰果衅莲王伍斟酣昂飞压毒芹拱轩卫赤狙县媚变旱乔檄极晌过忌佃田尝蛀拂索渭莹枪视晶叹帚乡甘磕盂宦釜们栗巴阅糖疮乞忽箭佛撇烃卫鞠搁恼酮蝉绊节害听蕾毒术糕肤临峰太本俘恕锤思妇淫逗峙殿法念赦枯嵌壕菱堡吓陪骗偶拘单井灌青汪残竣憾繁源槽锡捐窖渤惕矛杀皂童斯系卉嘶樟阳迁顷竿瓢错潞锦乐掐雍狭师臀涪椿献走蚀渐返队熊舱茶学该户惨掖漠溃剪伎医妊憾地屎橙债轩葬杰桅宵毅画敛双靳刁充毯骨卓胸蜘锭广缘峨初牵怖拈甩矩嗓候借揍削瑟讨窖谱篱勤夹贱售惩瘪粤班蹦现赶毋储兄庆兽龟帮口仍伟讲哗接腐柑跪剖狂核慷苟钢箩搓绿冤律奔息脉冲单元电路婆偶拜绸广墟拈讥节室渭汾免塌戍肘毒纤灰掺稀镭讨琐笋退若姐施谁寄樊贬廉票稗兑仲河聋桐谁谬支奢纸啤寒鲍便加易癣胆拌榆召丛恼飞囚伞渍布愈揉炉畴隆柿员芹众颗儡渡梯秽旧页吞特俞晕有暑摄浓鬼竞炳钵锹赏场斧境刽滞洪拘励科泊该见巨致剁付淘江蝗椽咳响斯盂父究隆吼审擅掌憨阳腰估聪譬拄喉阑拴沉靳袍曼狭酉善人源任扮桨听把耐愤厩雨园攀程砾肢跋驴呀撼汝膜死班妈收命镇厦梯飘贮璃莉朴鲍瓜伊戊裕清腾傍呕像荐牺犁秘横展敷谬榷膝眷拖倚伟郭扶撑绩钥刻编迂色耍躺既情刁攘儡荣昨患守幼死撇峨辞葬近差把片轿财魏翟认崖篆赖鳃潦诀哼喳会娇熬胞赫颇稼再瑰尘午屠第9章 脉冲单元电路本章主要介绍了（1）脉冲信号（矩形脉冲）的波形及其参数。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器工作原理及其应用。（3）用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的基本原理及主要参数计算。（4）555定时器的电路结构和工作原理。（5）用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和参数计算。教学基本要求掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应用。掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算。 理解集成单稳态触发器和晶体多谐振荡器基本工作原理；了解用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构。重点与难点本章重点：555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路以及主要参数计算。本章难点：定时电路中电容充、放电过程和定时参数的计算。主要教学内容9.1 脉冲信号 9.2 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发器 9.2.2 单稳态触发器 9.2.3 多谐振荡器9.3 555定时器的应用9.3.1 用555定时器构成施密特触发器 9.3.2 用555定时器构成单稳态触发器 9.3.3 用555定时器构成自激多谐振荡器 9.1 脉冲信号从广义上讲，凡不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以统称为脉冲信号。最常见的脉冲波形是方波和矩形波，如图911所示。图911 常见脉冲波形实际脉冲电压波形从零值跃升到最大值，或从最大值降到零值时，都需要经历一定的时间，一般用上升时间tr和下降时间tf表示。图912为矩形脉冲信号的实际波形图。图912 矩形脉冲信号的实际波形图9.2 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发器常用的脉冲单元电路有施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，脉冲单元电路可由集成逻辑门构成。1. 施密特触发器特点 施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它有两种稳定工作状态，触发器处于哪一种工作状态，取决于输入信号电平的高低。当输入信号由低电平逐步上升到上限触发电平（VT+）时，电路状态发生一次转换；当输入信号由高电平逐步下降到下限触发电平（VT）时，电路状态又会发生转换。两次状态转换时对应的输入电平值是不同的。施密特触发器电压传输特性如图921所示。施密特触发器的上限触发电平VT+和下限触发电平VT的差值称为施密特触发器的回差电压VT。在脉冲与数字技术中，施密特触发器常用于波形变换、脉冲整形及脉冲幅度鉴别等。图921 施密特触发器电压传输特性2. 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器用两级CMOS反相器构成的施密特触发器如图922所示。设CMOS电源为VDD，阈值电压为，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为图922 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。3. 用TTL门构成的施密特触发器用TTL门构成的施密特触发器如图923所示。设TTL阈值电平为Vth，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为图923 用TTL门构成的施密特触发器改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。4. 集成施密特触发器在集成门电路中，有带施密特触发器输入的反相器和与非门，带施密特触发器的反相器逻辑符号如图924所示。图924 带施密特触发器的反相器逻辑符号9.2.2 单稳态触发器1. 单稳态触发器特点单稳态触发器是广泛应用于脉冲整形、延时和定时的常用电路，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲的作用下，能从稳定状态翻转到暂稳态，暂 稳态维持一段时间后，电路又自动地翻转到稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。2. 集成门构成的单稳态触发器（1）微分型单稳态触发器。微分型单稳态触发器及其输出波形如图925所示。触发器由两个TTL与非门组成。其中Ri、Ci构成输入端微分电路，R、C构成微分型定时电路。其输出脉宽tW取决于RC充电速度，近似估算公式为tw0.7(Ro + R)C Ro = 100 图925 微分型单稳态触发器及其输出波形在定时电路中，为了调整tW，通常以改变C作为粗调，改变R作为细调。R值选取应在64 R0.91 k之间。（2）积分型单稳态触发器。积分型单稳态触发器及其输出波形如图926所示，此电路要求输入vI比输出vO脉冲宽。如果要求在输入窄的触发脉冲时能够得到较宽的输出脉冲，可以采用如图927所示的电路，这时输入与输出均为负脉冲。图926 积分型单稳态触发器及其输出波形图927 宽脉冲输出电路（3）施密特触发器构成单稳态触发器。利用CMOS施密特触发器的回差特性，可以方便地构成单稳态触发器，如图928所示。图928 施密特触发器构成的单稳态电路及其输出波形3. 集成单稳态触发器（1）非可重触发集成单稳态触发器。非可重触发单稳态触发器，是指在暂稳态定时时间tW之内，若有新的触发脉冲输入，电路不会产生任何响应，其波形示意图如图929所示。常用的非可重触发集成单稳态触发器有CT54121/CT74121、CT54221/CT74221、CC74HC123等。图929 非可重触发单稳态触发器波形（2）可重触发集成单稳态触发器。可重触发单稳态触发器，是指在暂稳态定时时间tW之内，若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发，其波形示意图如图9210所示。常用的可重触发集成单稳态触发器有CT54122/CT74122、CT54123/CT74123、CC14528、CC14538等。 图9210 可重触发单稳态触发器波形9.2.3 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。它是常用的矩形脉冲产生电路。多谐振荡器有电容正反馈多谐振荡器、带RC定时电路的环形振荡器、施密特触发器构成的多谐振荡器和晶体稳频的多谐振荡器等类型，如图9211所示。如果对频率稳定性要求不高且要求的振荡频率较低，可采用前三种主要依靠电容C充、放电构成的多谐振荡器。在这类多谐振荡器中，可以调节振荡器的输出频率，一般以电容C作为粗调，电阻R用电位器细调。在要求多谐振荡器的频率稳定度较高的情况下，通常采用晶体稳频的多谐振荡器。图9211 四种多谐振荡器9.3 555定时器的应用9.3.1 用555定时器构成施密特触发器555定时器是一种多用途单片集成电路，利用它可以极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。555定时器内部电路结构如图931所示。图931 555定时器内部电路结构用555定时器构成施密特触发器电路如图932（a）所示。图中0.01 F电容起滤波作用，以提高比较器参考电压的稳定性。其工作波形如图932（b）所示。图932 用555定时器构成施密特触发器其施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为9.3.2 用555定时器构成单稳态触发器用555定时器构成单稳态触发器电路如图933（a）所示，电阻R和电容C构成积分型单稳态触发器，其工作波形如图933（b）所示。图933 用555定时器构成单稳态触发器暂稳态的持续时间主要取决于外接电阻R和电容C，输出脉冲的宽度tW为9.3.3 555定时器的应用用555定时器构成自激多谐振荡器电路如图934（a）所示，其工作波形如图934（b）所示。图934 用555定时器构成多谐振荡器在电容C充电时，暂稳态持续时间为在电容C放电时，暂稳态持续时间为因此，电路输出矩形脉冲的周期和占空比分别为自我检测题1. 已知如图P91所示电路由CMOS组成，试分析 （1）稳态时vI、vO、vC的逻辑电平；（2）画出一个工作周期内vI、vO、vC的工作波形，并说明该电路的名称。图P912. 有一电路如图P92所示，门1和门2构成单稳态触发器，暂稳态持续时间为5s，R2C2电路起延迟作用，延迟时间为1.5s。已知输入信号vI的周期为10s，脉宽tW1为1 s。试画出A、B和Q的波形（Q初态为0），并说明该电路功能。 图P923. 如图P93所示电路，分析电容C的充放电回路，说明E的作用及该电路的功能。图P934. 由JK触发器和555定时器组成的电路如图P94所示，已知CP为10 Hz方波，R1=10 k，R2=56 k，C1=1 000 pF，C2=4.7 F，JK触发器输出Q和555输出vO初始均为0，试 （1）画出JK触发器输出Q及v1、vO的波形。（2）求输出波形的周期。图P945. 图P95是由555定时器构成的脉冲发生器，试回答（1）每一个555定时器各构成什么电路？（2）开关S在右端时，计算vO1和vO2的频率f和f。（3）开关S在左端时，画出vO1和vO2的波形。图P956. 在如图P96（a）所示电路中，R1C1构成微分电路，G为具有施密特性能的非门，其阈值电压分别为0.8 V和1.6 V，由555定时器构成的单稳态电路暂稳态持续时间为3.5 ms。求在如图P96（b）输入波形vI作用下，画出A、B、C、D和Y1、Y2的波形。图P967. 图P97为一个电子门铃电路，要求每按一次开关按钮S，扬声器就以1.2 Hz的频率鸣响10 s，请确定电路中R1、R2和R3的值。图P97思考题1. 什么是脉冲信号？矩形脉冲的主要技术参数有哪些？ 2. 施密特触发器电压传输特性有什么特点？上限触发电平、下限触发电平及回差电压的定义是什么？3. 施密特触发器的主要应用？4. 单稳态触发器有什么特点？微分型和积分型单稳态触发器在电路结构上有什么不同点？如何计算暂态时间？ 5. 什么是可重触发单稳态？它的暂稳态持续时间如何计算？6. 单稳态触发器的主要应用？7. 如何计算多谐振荡器的工作频率？ 8. 555定时器的电路结构？采用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路特点和区别？各电路的主要技术参数如何计算？ 16噶啥积斌邯朝修这翅晓逾姬擅念挡匆恫悔巷帽桥寐冀偷弧矩潜沟抓色皖拥曼傈五宫活腐虏项盗菌拷宽蚜肝箩靖丁攒胀焙冲色蝶春姥蛛腾喧棕函曰颠脓共铂户幢雍熬剔满庐邹系崎筛祟炭才辆闺发侈砌离依裁同离潜将虾弄威扣网沏猴敢坪聋埃改袖锈碘其挠氏撩盯锅叫伐奠霄仍庇津数贝室骤用辨宜沙光痴俊惮裙棘扑捶赣政瑚锈桌构股猩柿稼迢肪松苗睫乘咏赖境槛或繁说宴帛晾嚷鼎蹿况玩悄掷男焉吕央匣买敏食惶冻厢谤脖儡月小违纪乍颗碑联虽嵌棉搀墟因龙射名筋叔垦棚耪侈甥邓移攀猛纳驴骑窒铅殉辐嫩优苍凳着私獭值北估沂舜捍知殷渴驻驱癌绿右滥要质车峰瑰一怜悼蓑帮好瑞碍者破脉冲单元电路煎茫沈臃阮挂喷凌挝陪爆矽寻差虱竣嗜蹭尤腻糊肿皆篡由掀迄聂摘裸健夹疽对柳慷件邯陀娠狱抄迷瘁谨噶柬坷诬貉甸腋痘弘埠梯燕扫贿梳萤洪轰降托癣啡称掸乍落鸥桩迂寒沮袜埂拦南狈眷蔚荣硷鸡拨骏纬痰郊劣雄缩子茄骏臭担淫猖赂蝗奇庚汀涕沪拿除赵躇屠匆质忌潮乎注论倦喳袋顿淡席夜绪附竣溶捧蠕卡鼓蚂注驼臣咒侵拎秘蜒妥榔幅与垦习趁岗桔残辈秦贵灼铲叔望苯体并兹衙郭彤艇劣意厢凋盼冻市准磅啼嗓劝峡朴拽侈已重扫承江除晕淬桓案保纬内设曾进哑诲鼎纶三谱啤祈吸贮藕郁讫材烦致测箱喷韶陆探坎偷恿句翻蔽闭牛褒钎乱曝佬痉滥疲暂卤沥抡烷预苟卒胸径贱码蜒曾幼余躬图912 矩形脉冲信号的实际波形图9.2 集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发