第八章-脉冲波形的变换与产生PPT课件

.,1,主要介绍由单稳态触发器、施密特触发器组成的脉冲波变形电路和多谐振荡器及定时器组成的波形产生电路。重点讨论其工作特点及其应用。,本章教学目标,数字电路,shuzidianlu,.,2,555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。555定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,8.1集成555定时器,1、分压器：由三个等值电阻（5k）构成分压器,2、比较器：由电压比较器C1和C2构成,一、555定时器的电路结构,电压比较器的功能：v+v-，vO=1v+2/3VCC,0,1,1,VO=0,导通,1,稳定状态,1,vC,R,VCC,vi,C,.,8,一用555定时器组成单稳态触发器1.电路组成及工作原理,vC,R,VCC,vi,C,VO=1,截止,暂稳状态,0,2/3UCC,C充电,C放电,1,1/3VCC,.,39,tp2=R2Cln2=0.7R2C,接通电源,C充电,C放电,.,40,2.振荡频率的估算,一用555定时器构成的多谐振荡器,（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）,（2）电容放电时间T2,（3）电路振荡周期T,（4）电路振荡频率f,（5）输出波形占空比q,.,41,二占空比可调的多谐振荡器电路,机理：利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。,可计算得：T10.7R1CT20.7R2C占空比：,8.4多谐振荡器,.,42,三石英晶体多谐振荡器1.石英晶体的选频特性,8.4多谐振荡器,有两个谐振频率（1）当ffs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X0；（2）当ffp时，为并联谐振，石英晶体的电抗X。由晶体本身的特性决定：fsfpf0（晶体的标称频率）石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-1010-11。,.,43,2.石英晶体多谐振荡器,（1）串联式振荡器,R1、R2的作用使两个反相器在静态时都工作在转折区，成为具有很强放大能力的放大电路。对于TTL门，常取R1R20.72k，若是CMOS门则常取R1R210100M；C1C2是耦合电容。石英晶体工作在串联谐振频率fs下，只有频率为fs的信号才能通过，满足振荡条件。因此，电路的振荡频率fs，与外接元件R、C无关，所以这种电路振荡频率的稳定度很高。,.,44,（2）并联式振荡器,RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。晶体工作在略大于fS与fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路。电路的振荡频率fp。反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。,.,45,四多谐振荡器应用实例1.简易温控报警器,利用PNP型晶体管受温度影响大的特性，当温度升高时，集电极电位升高，RD取高电平，此时，多谢振荡器正常工作，输出交变信号，报警器响。,.,46,例：多谐振荡器构成水位监控报警电路,水位正常情况下，电容C被短接，扬声器不发音；水位下降到探测器以下时，多谐振荡器开始工作，扬声器发出报警。,+,四多谐振荡器应用实例,.,47,2.双音门铃。,四多谐振荡器应用实例,.,48,3.秒脉冲发生器,四多谐振荡器应用实例,CMOS石英晶体多谐振荡器产生f32768Hz的基准信号，经T触发器构成的15级异步计数器分频后，便可得到稳定度极高的秒信号。这种秒脉冲发生器可做为各种计时系统的基准信号源。,.,49,【8.4.3】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。,.,50,【分析】电路由两片555电路组成，分别构成施密特触发器对电压信号（心脏）整形和单稳态触发器。通过电容C的充放电情况判断心脏是否正常。,【解】（1）555（1）构成施密特触发器，对输入vI信号进行整形。555（2）、R、C、T构成单稳态触发器，其触发信号为555（1）的输出信号vO1。当vO1=0时，T导通，电容C短路放电；当vO1=1时，T截止，电容C被充电（=RC）。电容C的充放电状况完全取决于时间常数，可以选择合适的使电容C一直不断地充电。对555（1）：,.,51,.,52,V,I,T+,V,T-,V,V,o1,.,53,【解】（2）由图可知：正常的心电信号使电容C一直不断地充电，其放电时间很短，因而vO2=1；,当心电信号异常产生漏波时，电容C被完全放电，产生vO2=0。此低电平使二极管D2导通发光；而心律正常时，由于vO2=1，D1导通发光。,.,54,举例：间歇振荡器,.,55,举例：报警器,.,56,1多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。用555定时器可以组成多谐振荡器，用石英晶体也定时器可以组成多谐振荡器。石英晶体振荡器的特点是fo的稳定性极好。2施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号。3555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发