第9章-脉冲波形的产生和变换概要.ppt

第九章脉冲波形的产生和整形,9.1多谐振荡器,9.2单稳态触发器,9.4555定时器的原理和应用,*9.3施密特触发器,教学要求,理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路结构和工作原理。重点、难点：多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理。作业：P3829.2.3,多谐振荡器又称矩形波发生器。,它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。,（一）最简单的环形振荡器,利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:,一.门电路构成的多谐振荡器,9.1多谐振荡器,设uo3的初始状态为0:,0,1,0,1,0,1,用波形图来表示,则为:,优点:电路结构简单,所用元件少。,缺点:频率太高,并且不可调整。,在原电路的基础上添加RC延时电路,便可以克服上图的不足:,下面将结合它的工作波形说明其工作原理:,（二）RC环行振荡器,多串联门电路可降低频率？,假设：开始时uo=0,电容上的电流，uA下降,uAUT时，uo不反转。,当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。,由于电容电压不能突变,当uo1发生下跳时,uA有一突变。,Uo1uo2，电容充电,uA上升。,只要uAUT，uo就不反转。,当uA=UT时，uo、uo1、uo2反转,由于uo1上跳，电容电压不能突变，所以uA上跳，然后uA开始下降,输出信号的周期近似为:,T=2.2RC,(三）、石英晶体多谐振荡器,电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1R2R0.7k2k，而对于CMOS门，则常取R1R2R10k100k；C1C2C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。,振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。,9.2单稳态触发器,单稳态触发器简称单稳。,它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,但是,经过一定时间以后,它又会自动返回原来的稳定状态。,（1）没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo11，uo20。,0,0,1,1,1,1,0,（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。,0,0,1,1,（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。,脉冲宽度：tp=0.7RC,TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+是上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接定时电阻R（R=1.4k40k）接在VCC和Rext/Cext之间，外接定时电容C（C=10pF10F）接在Cext（正）和Rext/Cext之间。74121内部已设置了一个2k的定时电阻，Rin是其引出端，使用时只需将Rin与VCC连接起来即可，不用时则应将Rin开路。,74121的输出脉冲宽度：tp0.7RC,3、单稳态触发器的应用,脉冲整形整形成宽度和幅度一定的脉冲串,2.脉冲定时使某电路在Tw时间内动作或不动作,3.脉冲延时Vo下降沿比Vi下降沿滞后Tw时间,(a)逻辑图,(b)波形图,9.3施密特触发器,自学,教学要求,掌握555定时器电路结构和工作原理，组成单稳触发器、多谐振荡器的方法，外接元件参数计算。重点、难点：555定时器工作原理。作业：P3869.4.5,9.4555定时器的原理和应用,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A1、A2;一个RS触发器;一个反相器和一个晶体管T。具体的结构见后图。,三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压:A1的为2VCC/3,A2的为VCC/3。,首先讨论上图中加彩色部分的电路的工作原理。,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,附录:,VCC,TH,CO,TR,D,uo,RD,3,1,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:,555定时器的应用,(1).双稳态触发器:微电机起动停车控制电路。,S1:起动按钮,S2:停车按钮,仅按下起动按钮S1,则TRVCC/3,这时uo=0,电机停止运行。,如果松开S2,电机仍不转动。,(2).单稳态触发器:洗相曝光定时器,若S打开,则ui=1;,若S合上,则ui=0。,TH2VCC/3,TRVCC/3,按钮S处于打开状态时：,uo=0,555内的管T导通,电容CT被短路,TH=0.3V。,按一下S,TRVCC/3,uo=0;,555内的晶体管T也由截止变成导通,电容CT迅速放电而变成0V。,由以上过程可以看出:按钮每按动一次,uo便输出一个正脉冲,其宽度TW由RTCT决定。,红灯亮的时间即为曝光时间TW,TW=1.1RTCT,(3).多谐振荡器:简易电子琴电路,首先说明如何用555定时器构成多谐振荡器:,输出波形,设电容C原先未充电,故TH=TRVCC/3,此时uo=1,555内的晶体管T截止,电源通过R1和R2对电容C充电。,在uC没有充电到2VCC/3之前,uo保持1不变。,在uC没有充电到2VCC/3