物理第八章.pdf

第八章脉冲产生与整形第八章脉冲产生与整形 小结小结小结小结 波形变换电路波形变换电路 脉冲产生电路脉冲产生电路 施密特触发器施密特触发器 集成定时器集成定时器 第八章脉冲产生与整形第八章脉冲产生与整形 555定时555定时 器 器 本章将介绍常用的脉冲变换 整形和产生电 路 本章将介绍常用的脉冲变换 整形和产生电 路 单稳态触发器单稳态触发器 施密特触发器施密特触发器 多谐振荡 器 多谐振荡 器和多用途的和多用途的555定时器555定时器 重点 重点 脉冲电路的分析 微分型单稳态触发器 脉冲电路的分析 微分型单稳态触发器 晶体振荡器 晶体振荡器 一 一 RC积分与微分电路积分与微分电路 第一节波形变换电路第一节波形变换电路 适当选取适当选取RC电路的时间常数 利用电容极板间的储 能变化 可实现信号的积分与微分 电路的时间常数 利用电容极板间的储 能变化 可实现信号的积分与微分 积分电路应满足条件 积分电路应满足条件 RC tW tW RC积分电路 电路波形 积分电路 电路波形 AY C R A Y 输 出 电 压 不 能 突 变 电容 输 出 电 压 不 能 突 变 电容C两端电压逐 步升高 两端电压逐 步升高 AY R C A Y RC微分电路 电路波形 微分电路 电路波形 tW 微分电路应满足条件 微分电路应满足条件 RC 2UDD 3 电路的输出 状态与无关 所以为任意 输入 电路的输出 状态与无关 所以为任意 输入 TR Q 1 0 1 则则C1输出为输出为1 Q 0 OUT 0 T导通 导通 0 1 二 二 CMOS集成定时器集成定时器7555的工作原理的工作原理 清零失效清零失效 0 2 TH UDD 3 0 0 触发器保持触发器保持 原状态不变 原状态不变 C1输出为输出为0 C2输出为输出为0 TR 1 8 UDD 4 R 2 5 CO 6 TH 3 OUT 7 D Q 1 Q 1 R R R G1 1 11 G2 T C1 C2 当当 H 时 时 R 1 清零失效清零失效 第四节集成定时器第四节集成定时器 Q 1 T管截止 管截止 OUT 1 C1 0 3 TH 2UDD 3 TR UDD 3 C2 1 OUT 1 称为电路称为电路置 位 置 位或或置置 1 1 二 二 CMOS集成定时器集成定时器7555的工作原理的工作原理 0 1 1 01 第四节集成定时器第四节集成定时器 7555功能表功能表 TR 2UDD 3 2UDD 3 UDD 3 H H HHH截止 导通 导通 不变不变不变 截止 导通 导通 不变不变不变 LL L L L 集成定时器7555的主要参数 电源电压 集成定时器7555的主要参数 电源电压 UDD 3 18 3 18V触发电流 触发电流 5050pA 复位电流 复位电流 100100pA输出电压输出电压UOL 0 10 1V UDD 15 15V IOL 3 2 3 2mA UOH 14 814 8V UDD 15 15V IOH 1 1mA 最大功耗300 最大功耗300mW R TR 1 8 UDD 4 R 2 5 CO 6 THOUT D Q 1 Q 1 R R R G1 1 11 G2 T C1 C2 清零失效清零失效 第四节集成定时器第四节集成定时器 三 三 555电路构成单稳态触发器电路构成单稳态触发器 触发前触发前 0 0 R1 C 0 01uF 1 0 1 0 放电放电 TR 1 8 UDD 4 R 2 5 CO 6 THOUT D Q 1 Q 1 R R R G1 1 11 G2 T C1 C2 0 0 R1 C 0 01uF 1 0 1 0 第四节集成定时器第四节集成定时器 触发触发 t0 0 uC t0 三 三 555电路构成单稳态触发器电路构成单稳态触发器 0 1 0 1 1 uI TR uC D uO OUT 当当D端端uC电压充电 到 电压充电 到2UDD 3时 比较器时 比较器 C1输出为高电平 输出为高电平 Q端 为低电平 端 为低电平 T管输入为 高电平 输出 管输入为 高电平 输出OUT翻 转 翻 转 T管导通 管导通 暂稳态结束暂稳态结束 2UDD 3 t1 2UDD 3 0 1 0 暂稳态结束暂稳态结束 tw 1 1RC tre恢复时间恢复时间 第四节集成定时器第四节集成定时器 单稳态触发器的主要参数单稳态触发器的主要参数 1 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW 2 恢复时间恢复时间tre e1 DDC Utu t C通过通过T管导通电阻管导通电阻R 放电 经过放电 经过 3 5 放 放基本结 束 所以 基本结 束 所以tre 3 5 R C 三 三 555电路构成单稳态触发器电路构成单稳态触发器 td指为保证单稳正常工作允许触发脉冲最小的时间 间隔 显然 指为保证单稳正常工作允许触发脉冲最小的时间 间隔 显然td tW tre 3 分辨时间分辨时间td 4 输出脉冲幅度输出脉冲幅度Um Um决定于输出信号高低电平之差决定于输出信号高低电平之差 例例例例1 1 单稳态触发器构成定时检测单稳态触发器构成定时检测单稳态触发器构成定时检测单稳态触发器构成定时检测 ui uB uA uo ui t uB t uo t uA t 例例例例2 2 单稳态触发器构成单稳态触发器构成单稳态触发器构成单稳态触发器构成短时用照明灯短时用照明灯 48 1 6 2 3 5 7 uo ui UCC S R C ui t uo t tw 若若若若S S S S未按下未按下未按下未按下 则则则则 u u i i 1 1 1 1 若若若若S S S S按下按下按下按下 则则则则 u u i i 0 0 0 0 uo 按一下 按钮 按一下 按钮 S 未按未按 0 KT的线圈 不通电 的线圈 不通电 KT 的触点 断开 灯 灭 的触点 断开 灯 灭 1 通电闭合亮通电闭合亮 灯亮的时间灯亮的时间灯亮的时间灯亮的时间 为 为 为 为 t t w w 1 1 1 1 R CR C 48 1 6 2 3 5 7 uO ui UCC C S KT KT D1 D2 R 下页 如图为一简单的具有自动关断功能的照明 灯电路 试说明其工作原理 如图为一简单的具有自动关断功能的照明 灯电路 试说明其工作原理 例例3 返回 4 7M R R1 1 R R2 2 R R3 3 R R4 4 Z Z C C1 1 T T 4 7M 1k 1M 200 F 8 4 7 6 2 1 3 CB7555 IC U U DDDD 4 5V4 5V OFFOFF ONON L L 3V3V 200mA200mA TH D TR RD 8 4 2 7 3 6 1 555 6V LED50 F 200k 金属片 如图为一简易触摸开关电路 当手模金属 片时 发光二极管 如图为一简易触摸开关电路 当手模金属 片时 发光二极管LED亮 经过一定时间 发光二极 管熄灭 亮 经过一定时间 发光二极 管熄灭 555定时器构成何种电路 555定时器构成何种电路 返回下页 例例4 第一状态 电容第一状态 电容C上开始没有电 荷 上开始没有电 荷 TR uC 0V 由功能表知 由功能表知 TH TR UDD 3 uO 高电平 高电平 T截止 截止 UDD经经R1 R2对对C充电 是 充电 是TH逐渐升高 逐渐升高 uC uO 0V UDD UDD 3 2UDD 3 第四节集成定时器第四节集成定时器 四 四 555电路构成多谐振荡器电路构成多谐振荡器 tW1 0 7 R1 R2 C tW2 0 7R2C uO 555 8 4 5 1 3 7 2 6 0 01uF CO R1 C OUT R UDD R2 D TR TH uC 向向C充电充电 第二状态 第二状态 TH和和TR的电压逐步 升高 当到达 的电压逐步 升高 当到达2UDD 3时 时 uO突 变低电平 突 变低电平 T导通 电容导通 电容C经过经过 R2和和T管放电 管放电 C放电放电 电容电容C经过经过R2和和T管放电 使得管放电 使得 TH和和TR的电压逐步下降 当降到的电压逐步下降 当降到 UDD 3时 时 uO又变高电平 又变高电平 T截 止 重新对 截 止 重新对C充电 回到一态 充电 回到一态 脉冲幅度脉冲幅度 Um UDD 振荡频率振荡频率 CRR f 2 43 1 21 下页 应用举例应用举例 1 如图为一防盗报警电路 试说明其工作原理1 如图为一防盗报警电路 试说明其工作原理 由 由555构成何种电路 铜丝不断时 输出为何种状态 铜丝被碰断后 输出为何种波形 构成何种电路 铜丝不断时 输出为何种状态 铜丝被碰断后 输出为何种波形 6 47 5 555 8 1 3 2 S 6V100 F 0 01 F0 01 F 100k 5 1k 50k 8 a b 细铜丝 返回 2 如图为一门铃电路 试说明其工作原理2 如图为一门铃电路 试说明其工作原理 8 4 7 3 6 2 1 5 555 SB 5V 100 F 0 01 F0 01 F 100k 5 1k 返回 uC UCC 48 7 6 2 1 3 C R1 R2 5 例例例例3 3 多谐振荡器构成水位监控报警电路多谐振荡器构成水位监控报警电路多谐振荡器构成水位监控报警电路多谐振荡器构成水位监控报警电路 水位正常情况下 电容水位正常情况下 电容C被短接 扬声器不发 音 水位下降到探测器以下时 多谐振荡器开始 工作 扬声器发出报警 被短接 扬声器不发 音 水位下降到探测器以下时 多谐振荡器开始 工作 扬声器发出报警 第四节集成定时器第四节集成定时器 五 五 555电路构成锯齿波发生器电路构成锯齿波发生器 六 六 555电路构成施密特触发器电路构成施密特触发器 由同学们自学由同学们自学 1 从电路结构和工作原理上看 基本1 从电路结构和工作原理上看 基本RS触发器 单稳态触发 器和多谐振荡器具有相似的形式 但由于其反馈电路的不 同 致使三者的工作特性具有本质的区别 基本 触发器 单稳态触发 器和多谐振荡器具有相似的形式 但由于其反馈电路的不 同 致使三者的工作特性具有本质的区别 基本RS触发器具 有两个稳态 单稳态触发器具有一个稳态 而多谐振荡器没 有稳态 触发器具 有两个稳态 单稳态触发器具有一个稳态 而多谐振荡器没 有稳态 2 单稳态触发器和多谐振荡器中暂稳态过程的长短取决于电 路的时间常数 暂稳态时间通常是由其自身电路参数决定 的 不需要外部施加影响 单稳态触发器和多谐振荡器中暂稳态过程的长短取决于电 路的时间常数 暂稳态时间通常是由其自身电路参数决定 的 不需要外部施加影响 3 凡是含有3 凡是含有RC