单稳态电路.doc

二、单稳态电路单稳态电路只有一个稳定状态。在外界触发脉冲的作用下，电路从稳态翻转到暂态，在暂态维持一段时间之后，又返回稳态，并在输出端产生一个矩形脉冲。 1、单稳态的电路组成它是由CC7555定时电路构成，电路图为：如图（1）所示它的工作特点：电路只有一个稳定状态；当外界触发脉冲来后，电路从稳态翻转到暂态，并在暂态停留一段时间，而且在输出端产生一个宽度为TW的矩形脉冲。它的应用：在数字系统中，单稳态电路常用于整形。即：把不规则的波形转换成宽度、幅度相同的波形。例1.怎样改变输出脉冲的宽度(即延迟时间)呢？答：有三种方法1.改变电阻R；2.改变电容C；3.改变控制电压端的接法。例2.如图(1)所示:改变控制电压端(引脚5)的电压值,可改变( ) 答案为：DA.输出电压的高低电平B.输出电压的周期C.对输出波形无影响D.输出电压的脉冲的宽度第21章 单稳态触发器 内容提要：单稳态触发器是一种重要的时序数字电路，本章介绍单稳态触发器的电路构成、工作原理、特性和典型应用。21.1 单稳态触发器21.1.1 概述单稳态触发器也是一种重要的时序逻辑电路，它和双稳态触发器不同，只有一个稳定状态，另一个是暂稳态，经过一段延迟时间后，将自动返回稳定状态。这个延迟时间一般称为暂稳态时间，是由电路中有关的电阻电容时间常数确定的。单稳态触发器进入暂稳态要靠触发脉冲的触发才行，有的单稳态触发器是由触发脉冲的上升沿触发翻转的；有的单稳态触发器是靠触发脉冲的下降沿触发翻转的。在触发方式是单稳态触发器和双稳态触发器的异同见图21-1-1。图21-1-1 单稳态和双稳态触发器触发方式的异同21.1.2 集成单稳态触发器21.1.2.1 集成单稳态触发器简介产品集成单稳态触发器的型号有许多，如74121、74LS122、74LS123、CC4098、CC4538、CC14528、CC14538等，现以74LS122为例加以说明。74LS122是双单稳态触发器，它的功能表见表21-1，逻辑符号见图21-1-2。表和图中的是直接清“0”端，是触发输入端，其中是低电平信号触发端，是高电平信号触发端，是输出端，Rint和Cint是外接定时电阻和定时电容的接入端。表21-1 功能表 图21-1-2 74LS122的逻辑图 图21-1-3 不可重触发单稳态 当=0时，单稳态触发器清零，Q=0。功能表中的符号和表示触发信号的触发边沿，都可以做触发输入端使用，除了做清零端使用外，也可以做触发端使用，见功能表的最后二行。功能表中的符号表示单稳工作状态。图21-1-2逻辑符号内部有符号，它代表内部的触发信号是上升边沿动作。是下降沿触发有效，是上升沿触发有效。所以，中如果没有触发边沿，单稳态触发器的状态不会改变，见功能表的第二、三、四行。之间是或的关系，其中只要有一个有触发沿即可触发单稳态，当之中有时，其他触发端必须是高电平。它们的关系在图21-1-2的逻辑符号中看的的比较清楚，触发信号的传递关系是。所以中的触发沿经或门变为，由于是高电平，这个触发沿可以通过与门对单稳态触发器进行触发。中有触发边沿时，中至少有一个是低电平，经过或门后变为高电平和相与，才不至于影响的触发边沿。 逻辑符号中的RI、CX、RX/CX是外接定时元件的接入端，逻辑符号外部引线上有符号，表示这个引线上的信号是模拟信号。CX、RX/CX之间可以外接定时电容器Cext。RI内部有一个定时电阻，可以使用这个定时电阻（不同型号这个电阻不同，74LS122大约为10kW），也可以不使用这个电阻，这时需要在RX/CX与VCC之间外加定时电阻。由于外加定时电阻比内部的定时电阻更准确一些，所以可以获得比较准确的定时精度。 目前使用的集成单稳态触发器，在触发方式上分为可重触发和不可重触发两类，图21-1-2是可重触发型，图21-2-3是不可重触发型，它的逻辑符号只是在的左面加一个1。不可重触发型单稳态触发器在一次触发信号作用后，电路进入暂稳态，在暂稳态没有结束之前，再来的触发信号不起作用。对于可重触发型单稳态，当电路的暂稳态还没有结束之前，再来一次触发信号作用后，电路将对这个新的触发信号进行响应，还要再延迟一个暂稳态时间，电路才能返回稳态。相位差测量方法的研究与应用缪晓中，杜伟略（无锡职业技术学院电子工程系，江苏无锡214041）摘要：介绍一种用软件测量信号频率和相位差的方法，并提出对周期T和时间差T扩展，进一步提高测量精度的方案。关键词：频率；相位差；单片机Research and Application of Phase MeasurementMIAOXiaozhong，DUWeilue（Departmentof Electronics Engineering，WuxiInstitute of Technology，Wuxi214041，China）Abstract：According tothe principle ofindirect frequency measurement，the method oftesting frequency and phase of signals by software ispresentedToimprove accuracy of phase，the expansion of TandTis proposedKey words：frequency；phase；microprocessor1硬件设计11频率的测量对频率的测量可采用先测周期T，然后通过公式f=1/T计算获得频率，即间接测量的方法。采用该方法的原因是：根据测频的误差分析，在f较低的场合，f越低，则T越大，计数器计得数N也越大，1误差对测量结果的影响将减小。如图1所示，被测信号（正弦）TX从B端输入，经脉冲形成电路后变成方波，加至门控电路。在此期间，石英晶体振荡器产生的时标脉冲通过主门，用计数器 计脉冲个数。实质上以比较法为基础，将被测信号与 时标信号的周期相比，通过计数器计数并以数字的形式显示出来。受单片机内部时钟频率的限制，本文中的时标脉冲由外部石英晶体振荡器产生，而不采用单片机内部时钟。这样可以将精度提高一个数量级以上。12本文T和T的测量原理121T的实现过程两个频率相同而相位不同的正弦信号Vi1Asint和Vi2Asin（tT），其波形如图3所示。这两个信号分别送入同相比较器U1B和U1A（如图2），与零电位比较，经整形后得到矩形脉冲V1和V2。其中V1送入D触发器U2A的CLK时钟端，于是得到图3中Q1波形。同理，V2送入D触发器U3A的CLK时钟端，得到Q2和波形。最后将Q1和送入与门U4A进行Q1*相与，得到时间差脉冲T，T与相位差相对应（T）。122T的实现过程测周期的方法是在一个被测信号的周期内，记录定时脉冲的个数。用单片机89C52实现该法的关键是：准确检测出周期信号，并用该信号控制内部计数器T0累计基准脉冲个数。图2中，由U2A、U2B两个D触发器组成周期T测量电路，在单片机P16、P24控制下完成周期信号检测。当P240时，触发器U2 A（对应Q1）和U2B（对应Q3）清零，即Q1Q30，如图4所示。当P24由01后，在被测信号V1上升沿时U2A翻转（Q11），此时Q3仍为0。当被测信号V1第二次01时，U2 A再次翻转（Q10），同时U2B也翻转（Q31）。单片机查询到P161时，让P240，完成一次周期的检测。其波形如图4所示。 123T的测量精度及f测量范围当送入计数器的计数脉冲频率为10MHz时，若用01来标度其相位差，即测量精度要求达到01，则：在半个周期内（180）必须要有f10MHz的计数脉冲1800个， 同理：当要求精度为1时，fmax27kHz。在硬件设计时，考虑到单片机内部计数器位数限 制（最高为16位，所以扩展了一个8位外部计数器A或B，使计数位数达到24位，以此提高分辨率）。2软件设计本系统的控制软件采用模块化结构设计，各个功能子模块独立。整个软件分为主程序和频率测量子程序、相位差测量子程序。由于篇幅所限，下面只将相位差测量子程序介绍如下：3T和T扩展方法的研究为了适用更高频率信号的相位差测量，本仪器采用T和T扩展方法，来提高在较高频率信号测量时相位差的测量精度。31误差分析周期TXTSN，根据误差传递公式，可得： 即测量误差一方面决定于时标信号TS准不准，另一方面决定于计数器计的数准不准。其中第一项NN是数字化仪器所特有的误差，而第二项TSTS是时标信号的相对误差。 由上式可见，TX愈大（即被测频率愈低），1误差对测周期精确度的影响愈小。所以，为了提高测量精度，可采用提高周期TX的方法。32T和T的扩展方法方法一：每次先测出信号频率f，然后根据其频率高低由软件决定分频级数，单片机送出模拟开关的控制信号，选通第n级分频器通路，然后再将分频后的信号送入测量电路，完成T的扩展。然而，对信号分频时，T并未扩展。例如对信号二分频