脉冲产生及变换电路.pdf

11 1 引言引言 第第11章章 脉冲产生及变换电路脉冲产生及变换电路 本章主要介绍矩形脉冲的产生和整形电路 首先介绍本章主要介绍矩形脉冲的产生和整形电路 首先介绍 施密特触发器施密特触发器和和单稳态触发器单稳态触发器 其次介绍用施密特触发器 其次介绍用施密特触发器 构成的构成的多谐振荡器多谐振荡器和和石英晶体振荡器石英晶体振荡器 最后介绍用 最后介绍用555定定 时器构成的单稳态触发器 施密特触发器 多谐振荡器和时器构成的单稳态触发器 施密特触发器 多谐振荡器和 压控振荡器 压控振荡器 主要内容 主要内容 1 1 施密特触发器和单稳态触发器施密特触发器和单稳态触发器 2 2 施密特触发器构成多谐振荡器和石英晶体振荡器施密特触发器构成多谐振荡器和石英晶体振荡器 3 3 555定时器定时器 0 1Um 0 5Um 0 9Um 0 1Um 0 5Um 0 9Um 0 1Um 0 5Um 0 9Um 11 2 矩形脉冲的主要参数矩形脉冲的主要参数 1 脉冲周期脉冲周期T 2 脉冲幅度脉冲幅度UW 3 脉冲宽度时间脉冲宽度时间tw 4 脉冲上升时间脉冲上升时间tr 5 脉冲下降时间脉冲下降时间tf T Um tw tr tf 11 3 施密特触发器施密特触发器 回顾回顾 运放构成的施密特比较运放构成的施密特比较 器器 A R2 R4 R3 UZ uo UN UP ui uI uO O UZ UZ TH U TH U Z 32 2 TH U RR R U 11 3 施密特触发器施密特触发器 11 3 1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 用用CMOS反相器构成的施密特触发器反相器构成的施密特触发器 1 电路组成电路组成 R1 R2 G1G2 o u o u R1 uI I u 2 工作原理工作原理 CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压UTH 且且R1 R2 1 输入信号上升过程输入信号上升过程 o u o u I u 1 T TH 2 1 R UU R R1 R2 G1G2 o u o u R1 uI I u I u 2 输入信号下降过程输入信号下降过程 o u o u I u I u 1 TTH 2 1 R UU R 3 回差电压回差电压 11 TTTTHDD 22 2RR UUUUV RR 1 TTH 2 1 R UU R 1 T TH 2 1 R UU R O t O t O t o u UT UT uI uo UOH UOL UOH UOL a b c 讨论 讨论 为什么要求为什么要求R1 CC 1 3 V CC 2 3 V CC 2 3 V CC 1 3 V CC 1 3 V 555定时器的功能表定时器的功能表 从从555定时器的功能表可以看出 定时器的功能表可以看出 1 555定时器有两个阈值 定时器有两个阈值 Threshold 电平 电平 分别是分别是1 3VCC和和2 3VCC 2 输出端为低电平时三极管输出端为低电平时三极管VT导通 输出端导通 输出端 为高电平时三极管为高电平时三极管VT截止 截止 如果如果7脚接一脚接一 个上拉电阻 输出状态与个上拉电阻 输出状态与3脚相同 脚相同 便于记忆 便于记忆 2脚脚 低电平置位 低电平置位 6脚脚 R 高电平复位 高电平复位 S 11 6 2 用用555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器 VCC R CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 uo uI 电路结构 电路结构 R C是定时元件 电容是定时元件 电容 5 C 起滤波作用 起滤波作用 消除高频干扰 消除高频干扰 VCC R CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 uo uI t uI t uC t uO O O O RC 3 2 VCC tw 单稳态触发器单稳态触发器暂稳态暂稳态时间的计算时间的计算 uC 0 0V uC VCC RC cccc e 0 t uuutu RCRCt1 1ln3 w t ui t uc t uo O O O CC 3 2 V tW 为什么要求触发脉冲为窄脉冲为什么要求触发脉冲为窄脉冲 VCC R CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 uo uI 讨论 讨论 VCC R CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 VD R1 C1 I u uI 0V VCCVCC 0 7V uI i u 解决方案 解决方案 例例11 6 1 555定时器和定时器和JK触发器构成的电路如图所示触发器构成的电路如图所示 已知时钟已知时钟CP的频率的频率fCP 10Hz R1C1 TCP R2 56k C2 4 7 F 触发器输出触发器输出Q和和555定时器输出定时器输出uo的初始状态的初始状态 均为均为0 试回答 试回答 1 说明虚线框内电路的名称 说明虚线框内电路的名称 2 对应对应CP画出画出Q uI和和uO的波形 的波形 3 计算计算uo的频率和占空比的频率和占空比 uO R2 C2 1 2 3 4 5 6 7 8 555 ui VD R1 C1 C1 1 J 1 K Q CP F01 0 VCC 1 单稳态触发器单稳态触发器 36 W22 1 11 1 56 104 7 10 F290mstR C Q CP 187 6 5432 290ms 100ms 0V CC 0 7VV uI uO VCC 2 3 uO的周期的周期T 400ms 占空比占空比 290ms 100 72 5 400ms D 解 解 uO R2 C2 1 2 3 4 5 6 7 8 555 ui VD R1 C1 C1 1 J 1 K Q CP F01 0 VCC 脉冲的定时脉冲的定时 A B u u i o 单稳态电路单稳态电路 未按未按 S2 当然当然 TH VCC 3 TH 2VCC 3 未按未按 S1 当然当然 TR VCC 3 这时这时 uo 0 电机停止运行 电机停止运行 如果松开如果松开 S2 电机仍不电机仍不 转动转动 11 6 3 用用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 VCC uO RA RB CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 VCC uO RA RB CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 uC uO VCC 2 3 VCC 1 3 t t t1t2t3t4 T1T2 1AB RR C 2B R C 多谐振荡器的输入输出电压波形多谐振荡器的输入输出电压波形 uC uO VCC 2 3 VCC 1 3 t t t1t2t3t4 T1T2 1AB 0 7 TRR C 1AB RR C 2B R C 2B 0 7TR C 12AB 0 7 2 TTTRR C 11AB 12AB 100 100 2 TTRR D TTTRR VCC uO RA RB CC5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 参数的计算参数的计算 振荡周期 振荡周期 占空比 占空比 VCC uO C5 1 2 3 4 5 6 7 8 5 5 5 RA RB C VD2 VD1 1A 0 7TR C 2B 0 7TR C 121AB 0 7 TTTTRR C 11A 12AB 100 100 TTR D TTTRR 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 振荡周期 振荡周期 占空比 占空比 例例11 6 2 分析图示电路的工作原理分析图示电路的工作原理 并计算并计算uo1和和uo2 的频率的频率 定性画出定性画出uo1和和uo2的波形的波形 VCC VCC uO1 RA1 C1 1 2 3 4 5 6 7 8 555 uO2 1 2 3 4 5 6 7 8 555 RB1RB2 RA2 C2 k100 M1 F10 k1 k7 4 F1 0 II I C5C5 多谐振荡器多谐振荡器 1A1B11 0 7214 7sT RR C 2A2B22 0 7 2 0 728msTRRC o1 1 1 0 068Hzf T o2 2 1 1 37kHzf T VCC uO1 RA1 C1 1 2 3 4 5 6 7 8 555 RB1 k100 M1 F10 I C5 VCC uO2 1 2 3 4 5 6 7 8 555 C2 k 74 F10 II C5 1k RA2 RB2 t sO Ot s VCC VCC uo1 uo2 4 8 1 6 2 3 5 7 R1 C 555 uo VCC R21 R28 S8 S1 简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改的阻值来改 变输出方波的周期变输出方波的周期 使外接的喇叭发出不同使外接的喇叭发出不同 的音调的音调 简易电子琴简易电子琴 11 6 4 用用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 VCC1 uO1 R C5 1 2 3 4 5 6 7 8 555 ui VCC2 uO2 ui uo1 O CC1 V CC1 2 3 V CC1 1 3V 滞回比较器滞回比较器 CC1 2 3V CC1 1 3V ui t uO1 t O O 电压传输特性电压传输特性 当输入是当输入是三角波三角波时 时 输出为输出为方波方波 翻转点 翻转点 3 375V 1 688V 施密特触发器的示波器波形图施密特触发器的示波器波形图 波形的整形波形的整形 t UT UT ui o t uo o 脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别 t uo o t ui o 光施密特触发器光施密特触发器 RG为光敏电阻 光为光敏电阻 光 强时为低阻 强时为低阻 2脚低脚低 电平 电平 555置位 置位 J不不 动作 光弱时呈高阻 动作 光弱时呈高阻 6脚为高电平 脚为高电平 555复复 位 位 J吸合 吸合 RG是什么元件 是什么元件 电路是如何工作的 电路是如何工作的 简易灯光控制电路简易灯光控制电路 光敏管 光敏管 光弱时 光弱时 C E间电间电 阻极大 阻极大 光强时 光强时 电阻很小 电阻很小 11 6 5 用用555定时器构成的压控振荡器定时器构成的压控振荡器 VCC uo RA RB C 1 2 3 4 5 6 7 8 555 US uC t uO t O O US US 2 1 T 2 T S CC 1B CCS 2 ln A U V TRR C