电子技术教案 第一章.doc

电子技术基础与技能配套多媒体CAI课件 电子教案第10章 脉冲波形的产生与变换教学重点1. 了解脉冲波形的主要参数及常见脉冲波形。2. 了解非门组成的多谐振荡器的电路形式和工作原理。3. 了解石英晶体多谐振荡器电路的构成。4. 掌握单稳态触发器的工作特点。5. 掌握施密特触发器的工作特点。6. 会测试集成施密特触发器的主要参数。7. 了解555时基电路的电路框图和引脚功能，掌握555时基电路的逻辑功能。8. 掌握555时基电路构成的多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路构成，理解其工作原理。教学难点1. 用集成门电路搭接多谐振荡器。2. 集成单稳态触发器的功能及其应用。3. 集成施密特触发器的功能及其应用。4. 555时基电路的典型应用；学时分配序号内 容学 时110.1常见的脉冲产生电路4210.2 555时基电路及应用43技能实训：用555时基电路制作双音报警器44本章总学时1210.1 常见的脉冲产生电路10.1.1 脉冲的基本概念1脉冲的概念脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次变化的。常见的几种脉冲波形，如图所示。2. 矩形脉冲波的参数（1）理想矩形波 脉冲幅值Vm、脉冲重复周期T和脉冲宽度tw（2）实际的矩形波脉冲幅值Vm ； 脉冲上升时间tr ； 脉冲下降时间tf ； 脉冲宽度tw ； 脉冲周期T ； 其倒数为脉冲的频率f，f =。占空比D ， D =，占空比为50%的矩形波即为方波。10.1.2 多谐振荡器不需要外加触发信号，便能产生一定频率和一定宽度的矩形波脉冲。1 集成门电路组成的多谐振荡器两个非门接成RC耦合正反馈电路，使之产生振荡。RC的另一个重要作用是组成定时电路，决定多谐振荡器的振荡频率和脉冲宽度。振荡周期的估算：T1.4RC在实际应用中，常通过调换电容C的容量来粗调振荡周期，通过改变电阻R的值来细调振荡周期，使电路的振荡频率达到要求。做一做：非门组成的多谐振荡电路的测试2 石英晶体多谐振荡器做一做：CC4011构成石英晶体振荡器的测试10.1.3 单稳态触发器定义：是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。工作特性：第一：它有一个稳定状态（简称稳态）和一个暂稳定状态（简称暂稳态）。若无外界触发脉冲作用，电路将始终保持稳定状态；第二：在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；第三：暂稳态维持时间的长短通常都是靠RC 电路的充、放电过程来维持的。与触发脉冲的宽度和幅度无关。1 74LS121集成单稳态触发器（1）逻辑符号和引脚排列A1、A2和B为三个触发信号输入端，v0和是两个状态互补的输出端，vO为正脉冲输出端，为负脉冲输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端。Rint是74LS121内部2k的定时电阻的引出端。NC为空引脚，VCC为电源端，GND为接地端。（2）逻辑功能 274LS123集成单稳态触发器（1）逻辑符号和引脚排列11A21B31RD41Q52Q62Cext774LS12316VCC1514131Rext/Cext121182B109GND2Rext/Cext1Cext1Q2Q2RD2ACext1Q1Q74LS123VCCRTCT(15)(14)(4)(13)1B1A1RD(2)Cext/Rext(3)(16)(1)(a)引脚排列图(b)逻辑符号内部含有两个独立的可重复触发的单稳态触发器，每一个电路分别具有各自的正触发输入端B、负触发输入端、复位输入端、外接电容端Cext、外接电阻/电容端Rext/Cext、输出端Q和端。（2）逻辑功能输入输出工作特征BQ001复位清零10上升沿触发11下降沿触发01上升沿触发101稳定状态0013集成单稳态触发器应用举例（1）定时控制利用单稳态触发器的暂稳态脉冲信号可控制电子开关在规定的时间动作，达到定时的目的。如图所示是利用74LS123构成的一个相片曝光定时电路，按一下按钮开关S，触发器进入暂稳态，继电器J吸合,灯亮。曝光时间长短即为暂稳态的时间tW，可根据曝光要求设定RT、CT的参数。定时电路 脉冲延时电路 （2）延时脉冲信号单稳态触发器在输入信号的上升沿时刻被触发，输出信号的下降沿比输入信号的上升沿延时了tW时间，调节RC时间常数可改变延时的时间。如图是用两片74LS121组成的脉冲延时电路，第一级单稳态触发器在输入信号vI的上升沿触发下，产生脉宽为tW1的信号v01输出，再利用v01的下降沿作为第二级单稳态触发器的触发信号，再产生脉宽为tW2的信号v0输出。如图波形所示。这样输出v0的信号比输入vI的信号延时了tW1。单稳态触发器除应用于定时、延时场合外，还可用于脉冲整形、变换脉冲宽度等场合，应用范围很广。10.1.4 施密特触发器定义：是一种靠输入触发信号维持的双稳态电路。特点：电路具有两个稳态，当输入信号电压升高至上限触发电压VT+时，电路翻转到第二稳态；当输入触发信号降低至下限触发电压VT-时，电路就由第二稳态返回第一稳态。类型：反相输出施密特触发器和同相输出施密特触发器。 反相输出施密特触发器 同相输出施密特触发器1 施密特触发器的主要参数与工作波形 （1）主要参数上限触发电压(正向阈值电压)VT+ ；下限触发电压（负向阈值电压）VT-回差电压VT= VT+VT。回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强。施密特触发器的这种特性称为滞回特性.（2）工作波形如图所示，当输入三角波时，根据施密特触发器的电压传输特性，可得到对应的施密特触发器的输出波形。2 CMOS集成施密特触发器CC40106为六施密特反相器做一做：测试集成施密特触发器CC40106的阀值电压3施密特触发器应用举例（1）波形变换三角波、正弦波及其他不规则信号变换成矩形脉冲。如图所示为用施密特触发器将正弦波变换成同周期的矩形脉冲。（2）脉冲整形当传输的信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲，如图所示。 （3）脉冲幅度鉴别如输入信号为一组幅度不等的脉冲，可将输入幅度大于VT+的脉冲信号选出来，而幅度小于VT+的脉冲信号则去掉了。如图所示。利用施密特触发器还可以构成多谐振荡器和单稳态触发器等电路，应用范围很广。10.2 555时基电路及应用10.2.1 555时基电路1 电路组成和引脚功能（1）电路组成一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。由三个阻值为5k的电阻串联组成的分压器（555由此得名）。两个电压比较器C1和C2： v+v，vo=1； v+v，vo=0。基本RS触发器；放电三极管T及缓冲器G。（2）引脚功能 2 逻辑功能对于上述功能为便于记忆，我们把TH输入端电压在大于时作为1状态，在小于时作为0状态；而把输入端电压在大于时作为1状态，在小于作为0状态。这样在=1时，555定时器输入TH、与输出Q的状态关系可归纳为：1、1出0；0、0出1；0、1不变。值得注意，当vTH 、v时，电路的工作状态不确定。在实际应用中不允许使用，应避免。10.2.2 555时基电路的应用1构成多谐振荡器（1）电路组成外接的R1、R2和C为多谐振荡器的定时元件，2脚端和6脚TH端连接在一起并对地外接电容C，7脚接放电管T的集电极与R1、R2的连接点。（2）工作过程动画：555组成的多谐振荡器的工作过程（3）输出脉冲周期电容充电形成的第一暂稳态时间tw1=0.7(R1+R2)C电容放电形成的第二暂稳态时间tw2=0.7R2C所以，电路输出脉冲周期T=tw1 +tw2=0.7(R1+2R2)C2构成单稳态触发器(1) 电路组成外接的R、C为定时元件，外加触发脉冲vI于2脚端，6脚TH端与7脚放电管T的集电极相连，并连接在R、C之间。(2) 工作过程动画 555组成的单稳态触发器的工作过程（3）输出脉冲宽度tW电容C充电形成的暂态时间为： tW=1.1RC3构成施密特触发器 (1) 电路组成2脚端，6脚TH端短接在一起作为输入端。通过此电路可将输入的锯形波或正弦波变换成矩形波输出。若在5脚CO端加一控制电压，可改变电路的阈值电压，也就改变了回差电压VT。（2）工作过程动画：555组成的施密特触发器的工作过程4555时基电路的应用举例（1）60s定时电路如图所示，当按下按钮S时，2脚就输入一个小于的负脉冲，3脚输出高电平，发光二极管LED亮。此时，开关管V截止，电源VCC通过R1和RP对电容C充电。当电容上电压升高至时，电路翻转，3脚输出低电平，LED灭，表示定时结束。调节RP可使电路定时为60s一个周期。发光二极管LED的亮灭，表示定时过程的开始和结束。 60 s 定时电路（2）路灯光控电路如图所示，自然光线降低，光敏电阻阻值增大至200kW以上时，2、6脚电位大于，3脚输出为低电平，继电器J吸合，灯亮。灯亮后即使光敏电阻阻值在200 kW附近波动，只要阻值不小于50 kW，电路输出将保持不变。而当自然光线增强，光敏电阻阻值减小为50 kW时，2、6脚电位小于，电路输出为高电平，继电器J释放，灯灭。同样光敏电阻阻值在50 kW附近波动时，也不会造成继电器J吸合。路灯光控电路技能实训:用555时基电路制作双音报警器作业任务书一、任务目标1按原理图制作双音报警器。2学习555时基电路的应用，提高综合应用能力。3会根据原理图绘制电路安装连接图。4掌握555时基电路的基本调试和测量方法。二、实施步骤绘制布线图清点元器件元器件检测插装和焊接通电前检查通电调试和测量数据记录。三、调试与记录检查元器件安装正确无误后，才可以接通电源。调试时，先连线后接电源（或打开电源开关