脉冲波形发生器何整形电路PPT课件

.,1,第6章脉冲波形发生器与整形电路,本章教学要求：掌握555定时器的结构、工作原理、逻辑功能；由555定时器构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的方法、工作波形和参数计算。了解集成和由门电路构成的单稳态触发器、集成施密特触发器、其它多谐振荡器的工作原理和应用。,.,2,第6章脉冲波形发生器与整形电路,6.1555定时器及其应用,6.2集成和其它单稳态触发器,6.3集成施密特触发器,6.4其他多谐振荡器,退出,.,3,6.1.1555定时器的结构及工作原理,6.1.2用555定时器组成单稳态触发器,6.1.2用555定时器组成施密特触发器,6.1.2用555定时器组成多谐振荡器,退出,6.1555定时器及其应用,.,4,6.1.1555定时器的结构及工作原理,一.电路结构和逻辑符号1.电路结构：,控制电压端,复位控制端,置位控制端,直接复位端,输出端,放电端,.,5,组成：3个5k电阻分压器（故称555定时器）、电压比较器（C1、C2）、基本RS触发器（G1、G2）、放电管（T）、反相缓冲器（G3）,.,6,2.逻辑符号和管脚图：,逻辑符号,管脚图,二.工作原理和功能表1.工作原理：,.,7,0,1,0,（直接置0）,0,.,8,2VCC/3,VCC/3,0,1,1,1,0,0,1,1,（直接置0）,（、管脚为1、1，管脚为0）,.,9,2VCC/3,1,VCC/3,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,（直接置0）,（、管脚为0、1，管脚不变）,（、管脚为1、1，管脚为0）,.,10,2VCC/3,VCC/3,1,1,0,0,1,1,0,0,（直接置0）,（、管脚为1、1，管脚为0）,（、管脚为0、1，管脚不变）,（、管脚为0、0，管脚为1）,.,11,2.功能表：,.,12,6.1.2用555定时器组成单稳态触发器,一.定义、特点1.单稳态触发器：只有一个稳态和一个暂稳态的触发器。2.特点：1）没有外加触发信号时,电路始终处于稳态；在外加触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。2）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发信号无关，仅决定于电路本身的参数，它是单稳态触发器输出脉冲的宽度tW。,.,13,二.电路组成、工作原理1.电路组成：,R、C定时元件（决定tW）C1滤波电容,.,14,uc,2.工作原理：,1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，管脚为1,管脚ui=1，uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0，但ui=1，故uo=0不变，电路处于稳态。,1,1,0,0,.,15,2)暂稳态：ui负脉冲到来时刻，因uiVCC/3为0，uc仍为0，uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。,2.工作原理：,uc,0,0,1,1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，管脚为1,管脚ui=1，uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0，但ui=1，故uo=0不变，电路处于稳态。,.,16,3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时，ui负脉冲已消失ui=1，输出uo0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。,uc,2.工作原理：,1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，管脚为1,管脚ui=1，uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0，但ui=1，故uo=0不变，电路处于稳态。,2)暂稳态：ui负脉冲到来时刻，因uiVCC/3为0，uc仍为0，uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。,1,1,0,0,C充电时间,.,17,三.应用,整形,延迟与定时,单稳态触发器属于脉冲整形电路,常用于脉冲波形的整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）,延时（把输入信号延迟一定时间后输出）、定时（产生一定宽度的矩形波）。,.,18,6.1.2用555定时器组成施密特触发器,一.定义、特点1.施密特触发器：输出和输入电压具有滞后电压传输特性的电路。,2.特点：1）属于电平触发；有两个稳定的状态，是双稳态触发电路。2）两个稳定状态之间相互转换与输入信号有关。分两种类型：反相输出：当输入电压正向增加到正向阀值电压UT时，输出由1态翻转到0态；当输入电压正向减小到负向阀值电压UT时,输出由0态翻转到1态。UT与UT的差值UHUTUT称作回差电压。同相输出：只是输出状态转换时与上述相反。,反相输出的传输特性,反相输出的逻辑符号,.,19,二.电路组成、工作原理,1.当ui正向增长：ui2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，uo=1,0,0,1,1,00,01,.,20,1.当ui正向增长：ui2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，uo=1,ui2VCC/3时，6、2管脚为1、1，uo=0,二.电路组成、工作原理,1,1,0,11,.,21,二.电路组成、工作原理,1.当ui正向增长：ui2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，uo=1,ui2VCC/3时，6、2管脚为1、1，uo=0,2.当ui正向减小：uiVCC/3时，6、2管脚先1、1，后0、1，uo=0,1,1,0,0,11,01,.,22,二.电路组成、工作原理,1.当ui正向增长：ui2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，uo=1,ui2VCC/3时，6、2管脚为1、1，uo=0,uiVCC/3时，6、2管脚为0、0，uo=1,00,0,0,1,阀值电压UT=2VCC/3、UT=VCC/3，回差电压UH=VCC/3,2.当ui正向减小：uiVCC/3时，6、2管脚先1、1，后0、1，uo=0,.,23,三.应用施密特触发器属于脉冲整形电路。常用于：1.波形变换或整形：将正弦波、三角波等缓慢变化的波形或不规则波形变换或整形为矩形波。,2.幅度鉴别：将幅度较大的脉冲鉴别出来,.,24,6.1.2用555定时器组成多谐振荡器,一.定义、特点1.多谐振荡器：在接通电源后,不需外加输入信号,能自动产生矩形波的自激振荡器。因矩形波中含有多种谐波成分，故称多谐振荡器。2.特点：振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化，是无稳态电路。属于脉冲产生电路。,.,25,二.电路组成、工作原理,接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。,.,26,二.电路组成、工作原理,输出高电平脉宽tWH=0.7（R1+R2)C输出低电平脉宽tWL=0.7R2C振荡频率f=1/0.7(R1+2R2),C充电时间,C放电时间,.,27,6.2集成和其它单稳态触发器,6.2.1微分型单稳态触发器,6.2.2集成单稳态触发器,退出,.,28,6.2.1微分型单稳态触发器,电路组成、工作原理,1.稳态：ui=0时，VDD经R对C充电，使uc=VDD=uo1=1，uo=0；,0,1,1,0,2.暂稳态：ui上升沿时刻，uo1、uc由都10，uo由10；,1,0,0,1,3.自动恢复到稳态：VDD经R、G1对C充电，使uc上升到ucUTH=VDD/2(G2门阀值电压)时，uo由10,经正反馈,uo1由01,此时，uc=VDD+0.6V，之后C放电，uc恢复到稳态初始值。,0,0,1,1,输出脉宽tw0.7RC,.,29,6.2.2集成单稳态触发器,集成单稳态触发器使用极为方便。只需外接R、C元件,可实现输入脉冲上升沿或下降沿触发的控制、清零等功能,且具有较好的温度稳定性。产品型号：TTL电路：54/74121、54/74LS221、54/74LS122、54/74LS123等。CMOS电路：54/74HC123、54/74HC221、54/74HC4538、CC14528等。,使用时查集成电路手册可了解其引脚功能和符号。用集成单稳态触发器可作：脉冲展宽、延迟电路及多谐振荡器等。,.,30,6.3集成施密特触发器,.,31,应用：常用于整形或变换、多谐振荡器、单稳态触发器等电路。,构成多谐振荡器,构成单稳态触发器,.,32,6.4其他多谐振荡器,6.4.1用CMOS反相器组成的多谐振荡器,6.4.2石英晶体多谐振荡器,退出,.,33,6.4.1用CMOS反相器组成的多谐振荡器,1.第1暂稳态：接通电源后,设ui1=0,则u01=1,u0=0,此时R两端的电位不相等,电源经G1、R、G2对C充电,使ui1按指数规律上升,当ui1达到G1的阀值电压UTH时,G1、G2翻转,ui1=1,u01=0,u0=1,电路进入第2暂稳态。,电路组成、工作原理,2.第2暂稳态：进入该状态的瞬间,u0由0跳到1,因C上电压不能突变,使ui1也跳到1,此时R两端电位不等,C通过R、G1、G2放电,使ui1不断下降,当ui1下降到UTH时，G1、G2翻转,ui1=0,u01=1,u0=0,电路又回到第1暂稳态。此后,C重复充电、放电,振荡下去,输出矩形波。,0,1,0,1,0,1,0,1,0,振荡周期：T1.4RC,.,34,6.4.2石英晶体多谐振荡器