脉冲波形的变换与产生.ppt

4 掌握由555定时器组成的多谐 单稳 施密特触发器电路 工作原理及外接参数及电路指标的计算 1 正确理解多谐振荡器 单稳态触发器 施密特触发器的电路组成及工作原理 2 掌握多谐 单稳 施密特触发器MSI器件的逻辑功能及主要指标计算 3 掌握555定时器的工作原理 教学基本要求 9 脉冲波形的变换与产生 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态 单稳态触发器的工作特点 在外来触发信号作用下 电路由稳态翻转到暂稳态 由于电路中RC延时环节的作用 暂稳态不能长保持 经过一段时间后 电路会自动返回到稳态 暂稳态的持续时间仅与RC参数值有关 9 1单稳态触发器 门电路组成的单稳态触发器 MSI集成单稳态触发器 不可重复触发单稳态触发器 可重复触发单稳态触发器 用555定时器组成的单稳态触发器 按电路形式不同 单稳态触发器的分类 工作特点划分 CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器 稳态为1 正脉冲触发 稳态为0 负脉冲触发 9 1 1用门电路组成的微分型单稳态触发器 1 电路原理 RC电路的分析 电容两端电压不能突变 微分电路 积分电路 电路处于一种稳态 设定CMOS反相器的阈值电压 2 以CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器为例 0 0 1 0 1 b 外加触发信号 d VTH时 产生如下正反馈过程 c 电容充电 电路由暂稳态自动返回到稳态 I2 VTH 产生如下正反馈过程 tw 0 7RC 1 输出脉冲宽度tw 2 恢复时间tre tre3 5 3 最高工作频率fmax 3 主要参数的计算 vC 0 0 vC VDD RC VTH VDD 2 RCln2 9 1 2集成单稳态触发器 不可重复触发 可重复触发 没有被重复触发 触发 恢复 未触发 触发 再触发 恢复 被重复触发 1 不可重复触发的集成单稳态触发器74121 Rext 外接电阻 Cext 外接定时电容 稳态 Q 0 暂态 Q 1 输出脉冲宽度tw 0 7RC 0 封锁 触发信号控制电路 微分型单稳触发器 输出缓冲电路 不会被再次触发 74121功能表 逻辑功能表 a 使用外接电阻Rext 下降沿触发 b 使用内部电阻Rint 上升沿触发 2 可重触发单稳态触发器MC14528 功能 2 RD 1时 1 RD 0时 清0 Q 0 9 1 3单稳态触发器的应用 1 定时 该电路可用于频率计 2 延时 3 组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽 才可消除噪声 如用 I作为下降沿触发的计数器触发脉冲 干扰加入会造成计数错误 9 2施密特触发器 施密特触发器电压传输特性及工作特点 施密特触发器属于电平触发器件 当输入信号达到某一定电压值时 输出电压会发生突变 电路有两个阈值电压 输入信号增加和减少时 电路的阈值电压分别是正向阈值电压 VT 和负阈值电压 VT 同相输出施密特触发器 反相输出施密特触发器 1 电路组成 2 工作原理 9 2 1用门电路组成的施密特触发器 电路中R1 R2 根据叠加原理 假定 反相器的阈值电压 1 I由0V开始上升 正向阈值电压 VT I值在增加过程中 使输出电压产生跳变时所对应 I的值 VT VT 只要 I1 VTH VT 反向阈值电压 VT I值在下降过程中 使输出电压产生跳变时所对应 I的值 VT VT I上升 正向阈值电压 I下降 反向阈值电压 回差电压 VT VT 正向阈值电压 反向阈值电压 传输特性曲线 9 2 2集成施密特触发器 使上升和下降沿陡直 反相 反相 反相 隔离 提高带负载能力 通 止 0 1 1 止 通 止 通 0 9 2 3施密特触发器的应用 1 波形变换 2 波形的整形 合理选择回差电压 可消除干扰信号 3 消除干扰信号 4 幅度鉴别 多谐振荡器的基本组成 开关器件 产生高 低电平 反馈延迟环节 RC电路 利用RC电路的充放电特性实现延时 输出电压经延时后 反馈到开关器件输入端 改变电路的输出状态 以获得所脉冲波形输出 概述 9 3多谐振荡器 1 t 0时 vO1 vOH vO2 vOL 对电容C充电 vI上升 Vth 2 到t t1时 vI Vth G1输出发生翻转 vO1 vOL vO2 vOH vI Vth VDD Vth VDD Vth 阈值电压 使输出发生翻转所对应的输入电压 电容C放电 vI下降 3 到t2时 vI Vth 输出发生翻转 vO1 vOH vO2 vOL vI Vth VDD 9 3 1由门电路组成的多谐振荡器 CMOS门组成的多谐振荡器 参数计算 T T1 T2 1 4RC 最高工作频率fmax 由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期T取决于R C电路和VTH 频率稳定性较差 9 3 2用施密特触发器构成波形产生电路 9 3 3石英晶体振荡器 1 石英晶体电路符号和选频特性 当f f0时 电抗X 0 石英晶体的选频特性非常好 只用频率为f0信号最易通过 其他频率的信号均会被衰减 阻抗频率特性 2 石英晶体振荡器 电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fo 与电路中的R C的值无关 R1和R2 使对应门工作在线性区 C1 耦合电容 C2 抑制高次谐波 3 双相脉冲产生电路 555定时器是一种应用方便的中规模集成电路 广泛用于信号的产生 变换 控制与检测 9 4555定时器及其应用 电阻分压器 电压比较器 基本SR锁存器 输出缓冲反相器 集电极开路输出三极管 1 电路结构 9 4 1555定时器 复位 电源 控制电压 阈值输入 触发输入 放电端 输出端 2 工作原理 1 当 时 Vc1 0 Vc2 1 0 1 0 1 0 通 vO 0 1 当 时 Vc1 0 Vc2 1 vO 0 2 当 时 Vc1 1 Vc2 0 1 0 1 0 1 断 vO 1 1 当 时 Vc1 0 Vc2 1 vO 0 2 当 时 Vc1 1 Vc2 0 vO 1 3 当 时 Vc1 1 Vc2 1 1 1 保持原状 保持原状 输出保持原状 保持原状 3 555定时器功能表 8 4 2用555定时器组成施密特触发器 如何改变电路的阈值电压和回差电压 可改变控制电压vIC 滤波电容 组成施密特触发器的应用 波形变换 如何改变占空比 回差电压减小 占空比如何变化 波形产生电路 多谐振荡器 9 4 3用555定时器组成单稳态触发器 VCC 外加触发信号 电路转换到暂态 输出为1 触发信号消除后 电容充电电路自动转换到稳态 输出为0 tw RC1n3 1 1RC 工作波形及输出脉宽的计算 电路是可重复触发的单稳 如将5脚接电压V 电路的脉宽会改变吗 V增加 脉宽如何改变 减小 Y N N 脉冲宽度调制器 工作波形 555组成的单稳态的应用 用555定时器组成可重复触发单稳 9 4 4用555定时器组成多谐振荡器 1 电路组成 1 电路第一暂态 输出为1 电容充电 电路转换到第二暂态 输出为0 2 工作原理 2 电路第二暂稳态 电容放电 电路转换到第一暂态 0 0 1