02238模拟、数字及电力电子技术脉冲产生与整形.doc

脉冲波形的产生和整形一、555定时器的电路结构与功能555电路又称为集成定时器。1结构：由三个阻值为5K的电阻组成的分压器。两个电压比较器C1、C2，基本RS触发器，放电三极管TD，缓冲器组成。C1、C2功能：如果V+电压大于V-，则比较器输出为高电平VC=1，反之输出为低电平，VC=0。比较器C1的比较电压为VR1，C2的比较电压为VR2。当VCO悬空时，VR1 =1/3 VCC VR2 = 2/3 VCC，当VCO外接固定电压时，VR1 = VCO VR2 = 1/2 VCO，TD为集电极开路的三极管，为外接电容提供充放电回路。G4为输出缓冲反相器，起整形，提高带负载能力。RD置零输入端，正常工作置高电平。2工作原理：当时，C1输出低电平，C2输出高电平，RS置0，TD导通，V0为低电平。当时，C1输出高电平，C2输出低电平，RS置1，TD截止，V0为高电平。当时，C1输出高电平，C2输出高电平，RS保持，TD、V0都保持原来的情况。当时，C1输出低电平，C2输出低电平，RS输出Q=Q=1，TD截止，V0为高电平。二、555定时器的功能表及符号VOVCO7624531VOTHTRVCC8RDGNDTHVOTD状态0低导通1低导通1不变不变1高截止1高截止有两个阈值电压： 随着TH端和TR端的电压不同，其工作状态将发生变化第三节 施密特触发器（Schmitt Trigger）二、用555定时器构成施密特触发器将TH端和TR端并联作输入端，接输入电压VI0.01FVO5624731VcOTHTRVCC8RDGND0.01FVI1从0逐渐升高的过程：VC1VC2VO10VOH01VOL即：V T+:正向阈值电压或上限阈值电压；V T+2从高于开始下降的过程：VC1VC2VO11VOL保持不变10VOH即：VT- 负向阈值电压或下限阈值电压；VT-3回差电压：三、施密特触发器的应用1波形变换2脉冲整形第四节 单稳态触发器一、单稳态触发器的特点：第一：它有稳态和暂稳态两个不同的工作特点；VOVO5624731VCTHTRVCC8RDGND0.01FVIRC第二：在外界触发脉冲的作用下，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；1电路组成及工作原理VI0.01FRC组成：把VI2作为触发器信号的输入端，TD、R组成的反相器输出电压VO接到VI1，同时在VI1对地接入电容C，构成积分单稳态电路工作原理：稳态：VI=VH设TD工作在饱和状态，则：VC=VTH=0V, 555电路处于保持状态，且一定是VO=VL，这是因为若假设TD截止，则不合理。触发：VI=VL，555电路状态翻转为VO=VH, 此时TD截止，VC保持0V不变。暂稳态：电容C充电 VC其三要素为：VC(0)=0V，VC()=VCC，=RC自动返回当 VC =2/3 VCC时，555电路翻转为输出VL,而 VC保持不变。恢复由于TD导通，电容C向TD放电，使VC迅速下降为0V。2单稳态触发器工作波形及脉冲宽度第五节 多谐振荡器1电路结构及工作原理VOVO5624731VCTHTRVCC8RDGND0.01FVIR1CR2电路的原理：刚接通电源：VC=0V，VO=VH，TD截止，此时为暂稳态1：电容C充电 VC在t1时刻 VC=2/3VCC，555电路翻转。进入暂稳态2 VC=VL，TD导通。电容C充电 VC在t2时刻 VC=1/3VCC，555电路再次翻转。进入暂稳态12工作波形及周期【例1】用集成芯片555构成的施密特触发器电路及输入波形Vi如图5-1（a、b）所示，试画出对应的输出波形Vo解：由图5-1所示集成电路定时器555内部电路结构可知，该施密特触发器的正向阈值电压（上触发电平）,反向阈值电压（下触发电平），见图6.3（b）从t=0时刻开始，Ui上升，但Ui1.7V，电压比较器A2的输出，电压比较器A2的输出（见图6.4所示）Q1（V05V）；当1.7VUi3.3V时，使Q1保持不变；当Ui3.3 V时，使Q0（即U00V）。Ui由4V开始下降，但当1.7VUi3.3V时，使Q0保持不变；当Ui下降到Ui1.7V时，又恢复到，Q1。综上的述，该电路的输出波形如5-1（c）所示。【例2】用集成芯片555所构成的单稳态触发器电路及输入波形Vi如图5-3（a）、（b）所示，试画出对应的输出波形Vo和电容上的电压波形Vc，并求暂稳态宽度tw。解：由图5-2所示的集成电路定时器555内部电路结构知，电容C接芯片内晶体管T的集电极。当T管的基极电压为高电平时，T管导通。在电路接通电源开始时。电源VCC通过R向C充电。当UC上升到时，比较器A1输出低电平，；此时，输入电压Ui5V，比较器A2输出高电平，触发器输出。同时，T管导通，电容C通过T放电，UC下降。当UC下降到时，触发器保持不变，输出电压U00，就是电路的稳定状态。当Ui的下降沿到来，Ui，UC，比较器A1输出高电平，；比较器A2输出低电平，此时触发器翻转，输出电压U0高电平，三极管T截止，电源VCC又通过R向C充电。这样状态是暂稳态。当UC上升到（3.3V）时，比较器A1输出低电平，触发器复位，输出电压U0又变为零，电路暂稳态结束。与此同时，三极管T导通，电容C通过T放电，电路恢复到到稳态。综上所述，输出波形U0和电容C上的电压UC如图5-3（c）所示。暂稳态宽度【例3】用集成电路定时器555所构成的自激多谐振荡器电路如图5-4（a）所示。试画出输出电压UC和电容C两端电压UC的工作波形，并求振荡频率。图5-4解：由图5-2集成电路定时器555内部电路结构，分析该电路工作原理。因为集成芯片的2.6两脚（即A2的同相输入端和A1的反相输入端）连接在电容C的上端，这个端点上的电压Uc变动，会同时导致两图7.6 例7.3电路图、工作波形图个比较器的输出电平改变，即同时控制,的改变。电源Vcc经过R1R2给电容C充电。当Uc上升到Vcc时，比较器A1输出低电平，=0，比较器A2输出高电平,=1，触发器复位，Q=0，Vo=0。同时=1，三极管T导通，电容C通图7.6（a）（b）例7.3电路图，工作波形图过R2，T管放电。电压Uc下降，当Uc下降到Vcc时，比较器A1输出高电平，=1，比较器A2输出低电平，=0，触发器置1，Q=1，Uo=1。此时，=0，三极管T截止，Vcc又经过R1，R2给C充电，使Uc上升。这样周而复始，输出电压