数字电路逻辑设计脉冲单元电路PPT课件

1、以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及其主要应用简介）1.施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；2.单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；3.多谐振荡器：产生矩形脉冲；4.555定时器第1页/共67页10.1 10.1 脉冲信号1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。 图10-1 常见的脉冲波形图 第2页/共67页2. 矩形波及其参数 图10-2 非周期性和周期性矩形波(a) 非周期性 (b) 周期性数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性与非周期性两种。 第3页/共67

2、页图10-3 矩形波的主要参数 周期性矩形波的周期用T表示，有时也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几个主要参数： （1）脉冲幅度Um （2）脉冲宽度tw （3）上升时间tr （4）下降时间tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果q =50%，则称为对称方波。 第4页/共67页10.2集成门构成的脉冲单元电路10.2.110.2.1施密特触发器10.2.210.2.2单稳态触发器10.2.310.2.3多谐振荡器第5页/共67页1. 电路组成 两个CMOS反相器，两个分压电阻。 用集成门电路构成的施密特触发器（a） 电路 （b）逻辑符号10.2.1施密特触发

3、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。第6页/共67页2. 工作原理 （1）工作过程 设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入信号uI为三角波。 第7页/共67页当uI=0V时， G1截止、G2导通，输出为UOL，即uO=0V。只要满足uI1UTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。第8页/共67页GS(th)GS(th)T)1(21221VVVRRRRR+ += = =+ + +当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正反馈过程： 电路会迅速转换为G1导通、G2截止，输出为UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI

4、值称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然，uI继续上升，电路的状态不会改变。第9页/共67页如果uI下降，uI1也会下降。当uI1下降到UGS(TH)时，电路又会产生以下的正反馈过程： 电路会迅速转换为G1截止、G2导通、输出为UOL的第一稳态。此时的uI值称为施密特触发器的下限触发转换电平UT。uI再下降，电路将保持状态不变。 IIDDI1211)(vvVvRRR+ +- -= =+ +DDGS(th)T21221- -= =+ +- -VVVRRRRR，则，则DD21GS(th)= =VV)1(GS(th)T21- -= =- -VVRR第10页/共67页 （2）工作波形与电压传输

5、特性 施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。 施密特触发器的工作波形及电压传输特性（a）工作波形 （b）电压传输特性3.重要参数 上限触发转换电平UT+ 下限触发转换电平UT 回差回差UT = UT+UT （通常（通常UT+UT）改变改变R1和和R2的大小可以改变回差的大小可以改变回差UT GS(th)212VRR= =第11页/共67页(3)特点： 电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。 电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT）。 状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。 第12页/

6、共67页1). 波形变换 将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。3 3施密特触发器的应用正正弦弦波波振振荡荡器器1VO整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲输入输出VT+VT-第13页/共67页2).脉冲整形 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。 波形波形畸变畸变边沿边沿振荡振荡第14页/共67页 vovIvov vT2v vT1ttt合理选择回差电压消除信号上的干扰合理选择回差电压消除信号上的干扰2).脉冲整形 第15页/共67页3)脉冲鉴幅 将一系列幅度各异的脉冲信号

7、加到施密特触发器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。 vovI00ttVth(VT+)第16页/共67页10.2.2 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器具有稳态和暂态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转为暂稳态，维持一段时间后，电路又能自动地翻转为稳态。第17页/共67页一集成门构成的单稳态触发器一集成门构成的单稳态触发器根据维持暂态的根据维持暂态的RC定时电路的不同接法，单稳态触发器可以分为定时电路的不同接法，单稳态触发器可以分为微分型微分型和和积分积分型型两大类。两大类。1、 微分型单稳态触发器微分型单稳

8、态触发器&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 330微分型单稳态触发器及其工作波形反馈线输入端微分电路输入端微分电路微分型定时电路微分型定时电路第18页/共67页&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 330微分型单稳态触发器及其工作波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V- -1.5V3.6V0.3Vtw反馈线(a) 0t1为稳定状态。为稳定状态。输入端无输入信号触发或触发输入为高电平。输入端无输入信号触发或触发输入为高电平。当选取当选取Ri大于大于3.2k

9、时，使时，使vI高于开门电平，高于开门电平，vO1=0.3V；选取；选取R小于小于0.9k，使，使v2低于关门电低于关门电平 ，平 ， v O 2 = 3 . 6 V 。 触 发 器 处 于。 触 发 器 处 于 稳 定稳 定 状 态状 态（vO1=VOL，vO2=VOH ）。）。0t1t2当当t=t1时，输入端时，输入端vI下跳变，下跳变，v1产生一个负产生一个负尖峰脉冲，尖峰脉冲，vO1上跳至高电平，上跳至高电平，v2随之跳变为高随之跳变为高电平，使电平，使vO2为低电平，触发器受触发发生一次为低电平，触发器受触发发生一次翻 转 ， 从 而 进 入翻 转 ， 从 而 进 入 暂 稳 态暂

10、稳 态 （ v O 1 = V O H ，vO2=VOL）。）。第19页/共67页&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 330微分型单稳态触发器及其工作波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V- -1.5V3.6V0.3Vtw反馈线0t1t2(b) t1t2暂态过程。暂态过程。触发器进入暂稳态后，输出低电平通过反馈触发器进入暂稳态后，输出低电平通过反馈线维持线维持G1继续关闭。同时，电容继续关闭。同时，电容C充电，充电，v2(t)电电压下降。当压下降。当t=t2时，时，v2下降至下降至Vth，

11、G2关闭，输关闭，输出出vO2上跳至高电平，上跳至高电平，G1转为开态，触发器转为开态，触发器自动自动翻转一次翻转一次，回到初始稳定状态（，回到初始稳定状态（vO1=VOL，vO2=VOH） 。t1至至t2的时间称为的时间称为暂态时间暂态时间，其长短取决于，其长短取决于RC的充电速度，因此的充电速度，因此RC称为称为定时电路定时电路，由它决，由它决定输出定输出vO1和和vO2的宽度。暂态时间通常近似估的宽度。暂态时间通常近似估计为计为CRRt)(7 . 0OW+ + 第20页/共67页&G2G1CRRivICi图10- -2- -12 带有射极跟随器的 单稳态触发器VCCRETv2由由

12、Vth随随vO1的下跳而下跳，电路进入恢复阶段，电容的下跳而下跳，电路进入恢复阶段，电容C开始放电。恢复时间开始放电。恢复时间为为。 RCt)53(re 在定时电路中，为调整在定时电路中，为调整tW，通常以改变，通常以改变C作为作为粗调，改变粗调，改变R作为细调。为了使调节范围加宽，可作为细调。为了使调节范围加宽，可在定时电路与在定时电路与G2之间加射极跟随器，一般之间加射极跟随器，一般RE应满应满足足64RE0.91k。(c) tt2电路的恢复过程。电路的恢复过程。第21页/共67页&G2G1Cv2RvO1vO2vIvIvO1vO2v21.4Vtw(a)图10- -2- -13 积分

13、型单稳态 触发器及其工作波形0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1 t2(b)2、 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器0(a) 0t1稳定状态。稳定状态。输入输入vI为低电平，两个门为低电平，两个门的输出均为高电平。电容的输出均为高电平。电容C充电结束，触发器处于充电结束，触发器处于稳定状态。稳定状态。当当t=t1时，时，vI上跳变，两个门的状态同时改变，上跳变，两个门的状态同时改变，触发器翻转一次，进入暂稳态。触发器翻转一次，进入暂稳态。(b) t1t2暂稳定状态。暂稳定状态。输入输入vI为高电平，为高电平，vO1输出均为低电平，电容输出均为低电平，电容C放电。当放电。当t=

14、t2时，电压时，电压v2下降至下降至Vth，G2状态发生翻转，状态发生翻转，vO2上跳至高电平，上跳至高电平，触发器状态自动翻转一次。触发器状态自动翻转一次。第22页/共67页&G2G1Cv2RvO1vO2vIvIvO1vO2v21.4Vtw(a)图10- -2- -13 积分型单稳态 触发器及其工作波形0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1 t2(b)2、 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器0当触发输入当触发输入vI下跳后，电容下跳后，电容C重新充电完毕后，重新充电完毕后，触发器回到初始稳定状态。触发器回到初始稳定状态。在暂态期间，电容在暂态期间，电容C放电未达到阈值

15、电压放电未达到阈值电压Vth之前，之前，vI不能由高电平下跳，否则不能由高电平下跳，否则G2因因vI下跳提前翻转，达不下跳提前翻转，达不到由到由RC电路控制定时的目的。故要求电路控制定时的目的。故要求vI比输出比输出vO2脉脉冲宽。冲宽。第23页/共67页&G2G1CRvOvI图10- -2- -14 宽脉冲输出电路&G3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，可采用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，可采用图图10- -2- -14所所示电路。示电路。第24页/共67页CRvOvI图10- -2- -15 施密特触发器构成 的单稳态电路及其工作波形

16、A1vItVTVTOvAOtvOtOVDD(a)(b) 3、 施密特触发器构成单稳态触发器施密特触发器构成单稳态触发器当当vI=0时，输出时，输出vO=VOL=0V，这是稳定状，这是稳定状态。态。当当vI的正脉冲加到输入端时，的正脉冲加到输入端时，vA随之上跳，随之上跳，只要上跳的幅值大于只要上跳的幅值大于VT+，则输出，则输出vO=VDD。触。触发器发生一次翻转，进入暂稳态。发器发生一次翻转，进入暂稳态。随着电容随着电容C充电，充电，vA电位指数下降，一旦达电位指数下降，一旦达到到 V T - - ， 施 密 特 触 发 器 发 生 自 动 翻 转 ， 施 密 特 触 发 器 发 生 自 动

17、 翻 转 ，vO=VOL=0V，返回至稳态。暂稳态持续时间为，返回至稳态。暂稳态持续时间为- -= =TIHlnWVVRCt第25页/共67页2. 集成单稳态触发器集成单稳态触发器(a)vOvItwtw(b)vOvItwtw不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发被重复触发被重复触发不可重复触发不可重复触发两种工作情况两种工作情况集成单稳有不可重复触发型和可重复触发型两种。不可重复触发的单稳一旦被触发进入暂稳态以后，再加入触发脉冲不会影响电路的工作过程，必须在暂稳态结束以后，它才能接受下一个触发脉冲而转入下一个暂稳态。而可重复触发的单稳态在电路被触发而进入暂稳态以后，如果再次加入触发脉冲，

18、电路将重新被触发，使输出脉冲再继续维持一个tW宽度。 因此，采用可重复触发单稳态触发器时能比较因此，采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。第26页/共67页 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX1211G8 G4G1G2G3G5G6G7G9&B&1111RextRintCextRintCext/RextQQA1A2a触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器输出缓冲电路输出缓冲电路1234567101112131498BCextRintCext/

19、RextQQA1A2GNDNCNCNCVCCNC2. 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 & 1 A1(3) A2(4) B(5) Rint Rext/Cext (11) Rint (9) Cext (10) Q(6) Q(1) 74121 Rext/Cext Rint 第27页/共67页 2. 可重复触发的集成单稳态触发器可重复触发的集成单稳态触发器 74XX1222 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 1 A1 A2 Rint Rext/Cext (13) Rint (9) Cext (11) Q (8) Q (6) 74122 & B1 B2 RD RD A1 A2 Q 第2

20、8页/共67页 电路有一个稳态，一个暂稳态电路有一个稳态，一个暂稳态单稳态触发器单稳态触发器的工作特点的工作特点： 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，电路由稳态翻转到暂稳态 暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态暂稳态不能长久保持，电路会自动翻转回稳态 电路在暂稳态中持续的时间，由电路在暂稳态中持续的时间，由RC延时环节决定延时环节决定 可重触发与不可重触发的单稳态对触发脉冲的响应可重触发与不可重触发的单稳态对触发脉冲的响应是不同的是不同的第29页/共67页3 3单稳态触发器的应用 1). 脉冲延时单稳态触发器的主要应用是定时和延时。 图6-18单稳电路的延时

21、作用 如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延迟了的下降沿延迟了tw的时间。的时间。 第30页/共67页2).脉冲定时 单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。 第31页/共67页 1多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 2通过电路内部的反馈作用及定时元件的暂稳态过程，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。 3输出特定周期与幅度的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。10.2.310.2.3多谐振荡器第32页/共67页&G1CRd

22、图10- -2- -24 电容正反馈 多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充电放电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)电容正反馈多谐振荡器电容正反馈多谐振荡器(1) 基本工作原理基本工作原理在多谐振荡器工作过程中，主要依靠电容在多谐振荡器工作过程中，主要依靠电容C的的充、放电，引起充、放电，引起vd的变化，若的变化，若vd达到达到TTL门阈值门阈值电压电压Vth，引起，引起与非与非门状态的翻转。门状态的翻转。设某时刻由于电容设某时刻由于电容C充电，使充电，使vd上升至上升至vdVth时，时，G1由关态变为开态，使输出由关态变为开态，使输出va由高电由高电平

23、跳变至低电平，平跳变至低电平，G2由开态变为关态，输出由开态变为关态，输出vb由由低电平跳变至高电平。由于电容低电平跳变至高电平。由于电容C两端电压不能突两端电压不能突变，使变，使vd也随也随vb的上跳而上跳，维持的上跳而上跳，维持G1处于开态，处于开态，G2处于关态。处于关态。第33页/共67页&G1CRd图10- -2- -24 电容正反馈 多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充电放电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)以后电容以后电容C放电，放电，vd电位逐渐下降，在电位逐渐下降，在vd下下降至降至Vth之前，这段时间称为之前，这段时间称为暂

24、态暂态，即图中，即图中t1t2期间的波形。期间的波形。当当vd下降至下降至Vth时，时，G1由开态变为关态，由开态变为关态，va由低电平上跳至高电平，由低电平上跳至高电平，G2由关态变为开态，由关态变为开态，vb由高电平下跳至低电平。电路又一次自动翻转。由高电平下跳至低电平。电路又一次自动翻转。当当G1处于关态，处于关态，G2处于开态后，电容处于开态后，电容C充电，充电，vd电位逐渐上升，在电位逐渐上升，在vd上升至上升至Vth之前，这段时之前，这段时间称为间称为暂态暂态，如图中，如图中t2t3期间的波形。期间的波形。第34页/共67页当当vd上升至上升至Vth时，时，G1由关态变为开态，由关

25、态变为开态，G2由开态变为关态，进入暂态由开态变为关态，进入暂态。以后不断重复上。以后不断重复上述过程，从而形成周期振荡，在输出端获得矩形述过程，从而形成周期振荡，在输出端获得矩形波波vb。&G1CRd图10- -2- -24 电容正反馈 多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充电放电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)第35页/共67页(2) 振荡周期的计算振荡周期的计算(a) 暂态暂态持续时间持续时间tW1的计算的计算)1ln()()ln()(thOHthOHthOOW1VVVVVCRRCRRt+ + += =+ += =+ +)ln(/)(th

26、OHthOH21OW2VVVVCRRRt- - -+ += =(b) 暂态暂态持续时间持续时间tW2的计算的计算W2W1ttT+ += =(c) 振荡周期振荡周期第36页/共67页带有带有RC定时电路的环形振荡器定时电路的环形振荡器&G2CR图10- -2- -26 带RC电路的环形多谐 振荡器及工作原理&G3vOt1t2t3tw2(a)(b)&G1RSv3v2v1OvOtOv1tOv2tOv3tVmVmVtht4tw1基本工作原理基本工作原理是利用电容是利用电容C的充、放的充、放电过程，控制电压电过程，控制电压v3，从而控制，从而控制与非与非门门的自动开闭。的自动开闭

27、。第37页/共67页0(a) 电路图&ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RSC uo(ui1)uo2ui3tttt(b) 波形图000G1G2&G3 ui2(uo1)UTt1t2t3在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变为1。由于电容电压不能跃变，故ui3必定跟随ui2发生负跳变。这个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间，uo2（高电平）通过电阻R对电容C充电，使ui3逐渐上升。在t2时刻，ui3上升到门电路的阈值电压UT，使uo（ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0。同样

28、由于电容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变。这个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。第一暂稳态及其自动翻转的工作过程第38页/共67页0(a) 电路图&ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RSC uo(ui1)uo2ui3tttt(b) 波形图000G1G2&G3 ui2(uo1)UTt1t2t3第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又开始重复前面的过程

29、。造成振荡器自动翻转的原因是电容 C的充放电。振 荡 周 期 为 ： T 2.2RC第39页/共67页3 石英晶体振荡器 前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参数误差的影响。而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面讨论的多谐振荡器是不能满足要求的，必须采用频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器。 第40页/共67页石英晶体的阻抗频率特性图 石英晶体具有很好的选频特性。当振荡信号的频率和石英晶体的固有谐振频率fo相同时，石英晶体呈现很低的阻抗，信号很容易通过，而其它

30、频率的信号则被衰减掉。第41页/共67页因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有谐振频率fo，而与RC无关。在多谐振荡器的基础上，串接一块石英晶体，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其振荡频率由石英晶体的串联谐振频率fo决定。 &G2R&G1R&G3vO第42页/共67页目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，所以走时很准。通常选用振荡频率为32768HZ的石英晶体谐振器，因为32768215，将32768HZ经过15次二分频，即可得

31、到1HZ的时钟脉冲作为计时标准。11CQCQCQCQ112214141515FFFFFFFF121415RCC12fffff1214032768Hz16384Hz8192Hz2Hz1Hz秒脉冲T 触发器第43页/共67页为数字模拟混合集成电路。可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3 3个5K5K的电阻分压器，故称555555。在其外部配上少量阻容元件，就可以构成单稳、单稳、多谐、施密特多谐、施密特等等脉冲电路。应用电路有上千种。第44页/共67页1 1、555555定时器电路结构定时器电路结构由比较器比较器C1、C2，基本RS触发器触发器，集电极开路输出三极管三极管TD三部分组成。VCO:控制电

32、压输入端控制电压输入端VTH: :阈值输入端阈值输入端VTR:触发端触发端VO:放电端放电端VCC:电源端电源端VO:输出端输出端010&1+_1C+_2CK5K5K5&RCCVCOVTHVTRVOVOVDT172654831RV2RVRSQQ1G2G3G:置置0 0端端R第45页/共67页运放有两个输入端，一个输出端。 ：同相端：同相端，输入信号变化的极性与输出相同。 ：反相端：反相端，输入信号变化的极性与输出相反。理想运放的条件理想运放的条件：差模电压放大倍数Avd=。输入电阻输入电阻R Ridid=。输出电阻输出电阻R RO O=0=0。带宽足够宽带宽足够宽电路符号：电路

33、符号：第46页/共67页比较器是一种用来比较输入信号VI和基准电压VREF的电路。VREFV VI IVO同向输入电压比较器同向输入电压比较器输入信号VI加于同相输入端参考电压VREF加于反向输入端当差模输入电压VID=VI-VREF0时，VO=VOH反向输入电压比较器反向输入电压比较器参考电压VREF加于同向输入端VREF输入信号VI加于反相输入端V VI IVO第47页/共67页比较器基准电压VR1、VR2由VCC经三个5K精密电阻分压给出。当控制电压当控制电压V VCOCO悬空时：悬空时：CCRVV321=CCRVV312=当控制电压当控制电压V VCOCO为外加固定电压时：为外加固定电

34、压时：CORVV=1CORVV212= 定时器的主要功能取决于两个比较器对RS触发器和放电管TD状态的控制。&1+_1C+_2CK5K5K5&RCCVCOVTHVTRVOVOVDT172654831RV2RVRSQQ1G2G3G第48页/共67页&1+_1C+_2CK5K5K5&RCCVCOVTHVTRVOVOVDT172654831RV2RVRSQQ1G2G3G一小一大是保持一小一大是保持触发器、TD、VO状态保持。都小为都小为1 1放电管截止，VO=1都大为都大为0 0放电管导通，VO=0比较器C2=1=S比较器C1=1=R比较器C2=0=S比较器C1=1=

35、R比较器C2=1=S比较器C1=0=RVTR1/3VCC当：VTH2/3VCCVTR1/3VCC当：VTH1/3VCC当：VTH2/3VCC10101001111第49页/共67页由以上分析列出由以上分析列出555555定时器功能表：定时器功能表：/RVTHVTRRSVOTD0XXXX0导通导通12/3VCC1/3VCC010导通导通12/3VCC1/3VCC101截止截止11/3VCC11保持保持保持保持都大为都大为0 0都小为都小为1 1一小一大是保持。一小一大是保持。2 2、555555定时器典型应用定时器典型应用 用555定时器构成施密特触发器施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种

36、电路。它有两个重要特点：施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它有两个重要特点：输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电位下降时的转换电平不同。输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电位下降时的转换电平不同。在电路状态转换时，通过内部正反馈使输出电压波形的边沿变得很陡峭。在电路状态转换时，通过内部正反馈使输出电压波形的边沿变得很陡峭。 利用这两个特点，可以将变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形利用这两个特点，可以将变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且还可以有效消除叠加在矩形脉冲上的噪声信号。波，而且还可以有效消除叠加在矩形脉冲上的噪声信号。第50页/共67页 第五脚通过1

37、03电容接地，起滤波作用。正常工作时/R（4）接高电平。 阈值端VTH(6)和触发端VTR(2)连在一起接输入VI。 电路组成：电路组成：0.01fVOVCCVI48351267555555 用555定时器构成施密特触发器第51页/共67页 工作原理：工作原理：利用利用555555定时器功能表可以快速画出施密特触发器输出波形。定时器功能表可以快速画出施密特触发器输出波形。VIVO2/3VCC1/3VCC都小为都小为1 1一小一大是保持一小一大是保持。都大为都大为0 0上升转换电平VT+ = 2/3VCC下降转换电平VT = 1/3VCCVT+ VT 回差电压VT = VT+ - VT- = 1

38、/3VCC 如果参考电压由外加电压如果参考电压由外加电压V VCOCO给出给出：VT+ = VCOVT = 1/2VCOVT = VT+ - - VT- = 1/2VCO改变改变VCO就可以改变就可以改变VT 00tt 用555定时器构成施密特触发器第52页/共67页0OVt应用举例：应用举例：用用555555定时器构成施密特触发器用作温度控制电路。定时器构成施密特触发器用作温度控制电路。COVCOV2/1IV0tVT+ VT 先设定控温范围：VI:被测温度的电压信号（热电偶，传感器）（热电偶，传感器）运行前，先调整第五脚运行前，先调整第五脚V VCOCO电压电压的大小，使施密特触发器上升转的

39、大小，使施密特触发器上升转换电平换电平V VT T+ + 和下降转换电平和下降转换电平V VT T 与所控制的温度上、下限相对应。与所控制的温度上、下限相对应。当：VI VCO,VO=0,T止，保温，VI当：VI 1/2 VCO,VO=1,T导，加热，VI改变改变V VCOCO就可以改变温度的上、下限。就可以改变温度的上、下限。 4835126555555JM220V220VCOVIVCCVRT第53页/共67页 用用555555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器单稳态触发器触发器特点：单稳态触发器触发器特点：1、有稳态和暂稳态两个不同工作状态。2、在外触发脉冲的作用下，能从稳态翻转

40、到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回稳态。3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲无关。 单稳态触发器电路组成单稳态触发器电路组成单稳态触发器触发器用途：单稳态触发器触发器用途：延时：将输入信号延时TW后再输出。定时：产生一定宽度的方波。R、C 定时元件VI输入触发窄脉冲阈值端VTH(6)与放电端VO(7)接在一起。控制端VCO（5）通过103电容到地，起滤波作用。48351267555RCVCCIVOV0.010.01f f第54页/共67页5K5K5KVR148562713RSR+-C2G1G2TDG3VCCVOVTRVTH&1+-C1VR2&QQV

41、COOVCCV3/2IV0tCV0tOV0tCCV3/1工作原理工作原理静止期静止期VI = VTR = 1假设电容C上的电压已充至稳态，即VC=VTH=1都大为都大为0,TD导通导通，VCTD地放电，VC0工作期工作期（外触发脉冲到来）VTH=VC=0都小为都小为1,TD截止截止，VCCRC充电。V VC C充电三要素：充电三要素：VC(0+)=0VC()=VCC= RC由于C1、C2两个比较器的存在VC不可能充至VCC。当：1/3VCC VC1/3VCCVTH2/3VCCVTR1/3VCC都大为都大为0 0TD导电容上的电压经TD放电当：VC电压放至1/3VCC时：VTR1/3VCCVTH2/3VCC都小为都小为1 1TD止，电路又重新开始充、放电过程。如此不断重复形成振荡，在VO端得到连续方波。VCC02/3VCC1/3VCCVCVOtt第59页/共67页3 3、暂态宽度、暂态宽度T TW1W1、T TW2W2 V VC C充电三要素：充电三要素：第一个周期由于电路没有进入稳定状态，因此不计算暂态时间。VC(0+)=1/3VCCVC()=VCC= (R1+R2) C充电结束转换电压VC(TW1)=2/3VCC充电暂态持续时间TW1为：CRRVVVVCRRtCCCCCCCCW)(7 . 03231ln)(21211+=-+=