铜陵学院数字电子技术第7章脉冲的产生与整形.ppt

第七章 脉冲的产生与整形,555 定 时 器 多 谐 振荡器 施密特触发器 单稳态触发器,71 555定时器,特点： 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用 灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施 密特触发器，又称为时基电路。因而在波形的产生与变换、检测、自动控制电路、家用电器以及通信产品等电子设备中广泛应用。 分类： 目前生产的555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和 单极型（又称CMOS型）两种。 双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。 其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极 型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数 码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。,一：555定时器的电路结构 5G555定时器的电路结构如图7.1.11所示。 图7.1.11,1：电路结构组成 5G555定时器是由分压器、比较器、触发器和放电开关管等四 部分组成。 ：由三个阻值为5k的电阻组成的分压器； ：两个电压比较器 和 ； ：由门电路 和 构成一个基本RS触发器； ：一个放电三极管 。 2：外部引脚 ： 是外加电源端； ： 是电压控制端； ： 是高电平触发端，也称为阈值输入端 ； ： 是低电平触发端； ： 是复位端； ： 是放电端； ： 是输出端。,二：555定时器的工作原理 当5脚 端悬空时，比较器 和 的比较电压分别为 和 。 1：当 时， ， ， 饱和导通。 2：当 时， ：如 、 ，那么 、 ， 、 ， ， 饱和导通。 ：如 、 ，那么 、 ， 、 ， ， 截止。 ：如 、 ，那么 、 ， 、 不变， 不变， 状态不变。,3：功能表 5G555定时器的功能表如表7.1.11所示。 表7.1.11,72 多谐振荡器,能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。 多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态， 它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态 电路，常用来做脉冲信号源。 一：用555定时器构成的多谐振荡器 1：用555定时器构成的多谐振荡器的电路结构如图7.2.11所示。 图7.2.11,2：工作原理 接通 后， 经 和 对C充电。当 上升到 时， ， 导通，C通过 和 放电， 下降。当 下降到 时 ， 又由0变为1， 截止， 经 和 对C充电。如此重复上述过 程，在输出端 产生了连续的矩形脉冲。 3：工作过程 ：起始状态； ：充电，形成暂稳态“0” ； ：自动翻转，放电，形成暂稳态“1” ； ：自动翻转，充电，形成暂稳态“0” 。 4：波形图 用555定时器构成的多谐振荡器的波形图如图7.2.12所示。,图7.2.12 5：振荡频率,：电容充电时间 电容充电时，时间常数 ，起始值 ，终了值 ，转换值 ，带入RC过渡过程计算 公式进行计算：,：电容放电时间 电容放电时，时间常数 ，起始值 ，终了 值 ，转换值 ，带入RC过渡过程计算公式进行 计算： ：振荡周期,：振荡频率 ：占空比 二：占空比可调的多谐振荡器 占空比可调的多谐振荡器的电路结构如图7.2.21所示。,图7.2.21,三：多谐振荡器的应用 1：秒信号发生器 秒信号发生器的电路结构如图7.2.31所示。 图7.2.31,2：模拟声响电路 模拟声响电路的电路结构如图7.2.32所示。 图7.2.32,73 施密特触发器,施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电 压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 一：用555定时器构成的施密特触发器 1：用555定时器构成的施密特触发器的电路结构如图7.3.11所示。 图7.3.11,2：工作原理 ：当 时，由于 ，比较器 、 ； 、 ； ，均为高电平。 继续升高，在未到达 以前， 的状态不会改变。 ：当 升高到 时，比较器 、 ； 、 ； 。此后， 上升到 ，然后再降低，但在未到达 以前， 的状态不会改变。 ：当 下降到 时，比较器 、 ； 、 ； 。此后， 继续下降到0，然后再上升，但在未到达 以前， 的状态不会改变。,3：波形图 用555定时器构成的施密特触发器的波形图如图7.3.12所示。 图7.3.12,4：电压滞回特性和主要参数 ：电压滞回特性 施密特触发器的电压滞回特性如图7.3.13所示。 图7.3.13,：主要参数 ：上限阈值电压 上升过程中，输出电压 由高电平 跳变到低电平 时， 所对应的输入电压值。图7.3.13 中 。 ：下限阈值电压 下降过程中，输出电压 由低电平 跳变到高电平 时， 所对应的输入电压值。图7.3.13 中 。 ：回差电压 回差电压又叫滞回电压，定义为： 图7.3.13 中 。 若在电压控制端 （5脚）外加电压 ，则将有 、 、 ，而且当改变 时，它们的值也随之改变。,二：集成施密特触发器 1：施密特触发器的逻辑符号如图7.3.21所示。 图7.3.21 2：集成施密特触发器,三：施密特触发器的应用 1：波形变换,2：脉冲整形,2：幅度鉴别,74 单稳态触发器,特点 单稳态触发器具有下列特点： 1：它有一个稳定状态和一个暂稳状态； 2：接通电源后，电路出现稳态，在外来触发脉冲作用下，能够由 稳定状态翻转到暂稳状态； 3：暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。 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。 应用 单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定 宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲） 以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。,一：用555定时器构成的单稳态触发器 1：用555定时器构成的单稳态触发器的电路结构如图7.4.11所示。 图7.4.11,2：工作原理 ：无触发信号输入时电路工作在稳定状态。 当电路无触发信号 时， 保持高电平，接通 后瞬间， 通过R对C充电；当 上升到 时， ， ；放电管 饱 和导通，C通过 放电，电路进入稳态。 ： 下降沿触发 到来时，因为 ，使 ， 又由0变为1，电路进入 暂稳态。由于此时 ，放电管 截止， 经R对C充电。虽然此 时触发脉冲已消失， ，但充电继续进行，直到 上升到 时， ， ， 导通，C放电