脉冲波形的产生和变换PPT课件

-,1,第九章脉冲波形的产生和变换,数字电子电路,授课人：庄友谊,-,2,第九章脉冲波形的产生和变换,概述,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,-,3,概述,数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。,-,4,9.1多谐振荡器,矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。,一、门电路组成的多谐振荡器：,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:,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。,-,6,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:,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。,t1后，uo2uo1，电容反向充电,uA上升。,只要uAVth，T4先导通，开始T5截止，继续增大vi直到T1、T2趋于截止，vo开始减少。,导致T1、T2迅速截止，vo=0,当vi-vS5Vth：,-,43,集成施密特触发器：,-,44,三、施密特触发器应用举例：,1、波形变换：,-,45,2、脉冲整形：,3、脉冲鉴幅：,-,47,4、组成的单稳态触发器,-,48,-,49,5、组成的多谐振荡器,第一段（t1）：,-,50,第二段（t2）：,-,51,占空比可调：,-,52,9.4555定时器及其应用,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。,9.4.1555定时器:,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等。,-,53,-,54,管脚图,-,55,三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。,-,56,当RD=0：,1,0,T可以导通,-,57,当vi12VCC/3,vi2VCC/3：,0,1,1,0,0,T可以导通,-,58,当vi12VCC/3,vi2VCC/3：,1,0,1,0,1,T截止,-,59,当vi1VCC/3：,1,1,RS触发器保持，从而vo、T的状态都保持。,-,60,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:,保持,保持,0,导通,1,截止,0,导通,-,61,9.4.2555定时器应用举例,(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vi1VCC/3,这时uo=0,电机停止运行。,如果松开S2,电机仍不转动。,-,63,(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。,-,64,接通电源后，设按钮S处于打开状态,电容已充电至稳态。则：,依前分析可知：此时uo=0,555内的晶体管T导通,电容CT被短路,vi2VCC/3。Uo保持0状态。,uo=0,555内的管T导通,电容CT被短路。,S按下时,vi2VCC/3,则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。,-,70,-,71,触摸定时控制开关,555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。,触摸、声控双功能延时灯,555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，HTD将声音信号转换成电信号，经T2、T1放大，触发555，使555输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯亮；同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述效果。,-,73,(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:,设电容C原先未充电,故vi1=vi2VCC/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。,uC一旦充至2VCC/3，则vi1=vi2=2VCC/3、uo由1翻转为0。同时555内的晶体管T导通,电容C经R2、T放电,一直至VCC/3，使得uo回到1,进入循环.,t1,t2,t3,在uC没有充电到2VCC/3之前,uo保持1不变。,-,76,第一段（t1）：,-,77,第二段（T2）：,T1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln2T=T1+T2=(R1+2R2)Cln2,如何改变方波的占空比？,改变充放电回路的时间常数即可。充电时间常数：（R1+R2）C放电时间常数：R2C,-,80,T1=R1Cln2,T2=R2Cln2,T=(R1+R2)Cln2,-,81,简易电子琴就是通过改变R2的阻值来改变输出方波的周期,使外接的喇叭发出不同的音调。,-,82,(4)施密特触发器,VCC/3,2VCC/3,练习一：下图为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信号，其幅值vIm=4V。（1）对应vI分别画出图中vo1、vo2、vo三点的电压波形；（2）说明电路的组成及工作原理。,-,85,练习二：如图所示，555构成的施密特触发器，当输入信号为图示周期性心电波形时，试画出经