LJH第10章脉冲波形的产生和整形.ppt

1、1,第十章 脉冲波形的产生和整形,2,教学内容：,10.1 概述,10.5 555定时器及其应用,10.5.1 555定时器的电路结构与功能,10.5.2 构成施密特触发器,10.5.3 构成单稳态触发器,10.5.4 构成多谐振荡器,作业【题10.1】【10.20】,3,本章教学要求： (1)了解555定时器工作原理 (2)掌握用555构成施密特、单稳、多谐 3种电路的方法 (3)掌握上述3种电路的参数计算,4,10.1 概述,矩形脉冲的主要参数：,脉冲周期T；,脉冲频率：,脉冲幅度VM；,脉冲宽度tW；,上升时间tr；,下降时间tf；,三种脉冲电路：施密特触发器；单稳态触发器；多谐振荡器。

2、功能:产生CLK信号或对CLK信号进行整形。,每种电路都有三种构成方式：集成；用门电路构成；用555电路构成。,本章只介绍用555电路构成的脉冲电路。,f = 1/T,占空比q：,q=tw /T .,5,1. 施密特触发器（特殊的门电路） （可参见457页） 特点1：有两个阈值电压。如电压传输特性曲线：,VT- VT+,VT,滞回特性,如右图：输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平(VT+)，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同(VT-) 。,特点2：输出电压波形的边沿很陡。,普通反相器,施密特反相器,负向阈值电压,正向阈值电压,6,2. 单稳态触发器：输出包括一

3、个稳态和一个暂稳态（简称暂态）.,3. 多谐振荡器：输出包括两个暂稳态，交替形成连续的脉冲信号。,暂稳态,暂稳态,暂稳态,稳态,Vo,Vo,VI,7,10.5 555定时器及其应用,555定时器是数字模拟混合集成电路。 可构成施密特触发器、单稳态触发器或多谐振荡器。 应用：定时、检测、控制、报警等方面。,8,集成555定时器因为其内部有3个精密的5K电阻而得名。,9,集成555定时器具体元件简介 555定时器的封装一般有两种： 八脚圆形封装 八脚双列直插式封装。,10,10.5.1 555定时器的电路结构与功能,11,基本SRFF,放电管TD,Q =0时 TD导通,控制电压VCO作用:,控制比

4、较电压的阈值,VCO端未接外部电压时:,VCO端接外部电压时:,555定时器的电路结构：,清零端,阈值端,触发端,放电端,G3,12,1,低(0),导通,1,保持,保持,高(1),截止,1,1,高(1),截止,555电路的功能：,VI1和VI2影响电路状态。,VCC / 3,2VCC / 3,VI2,VI1,13,10.5.2 构成施密特触发器（Schmitt Trigger）,二六搭一,VI1和VI2相连。,14,1,低(0),导通,1,保持,高(1),截止,1,1,高(1),截止,VCC,555功能表,保持,回差电压：VT = 1/3VCC,负向阈值电压 VT-,正向阈值电压 VT+,(1

5、),(2),(3),(4),(5),15,注意： Vco端外接一电压源Vco时： VT+ = Vco VT- = 1/2Vco VT = 1/2Vco,16,1.波形变换; 2.脉冲整形; 3.脉冲鉴幅,10.2.3 施密特触发器的应用,脉冲整形,脉冲鉴幅,P464,波形变换,利用特点：输出电压波形的边沿很陡。,利用特点：有两个阈值电压,17,（一） 电路的特点,1.输出有两个状态稳态、暂稳态；,2.在输入负脉冲作用下，电路触发，从稳态翻转到暂稳态，而后自动返回到稳态；,3.暂态维持时间 (tw)取决于电路参数, 与触发脉冲宽度和幅度无关。,负脉冲触发,高电平为暂态,低电平为稳态,10.5.3

6、 用555定时器构成单稳态触发器,18,七六搭一，上R下C,电路结构图,逻辑框图,（二）连接方法,VI,VC,19,（三 ） 工作原理,-稳态,1. VI=VIH=VCC,VO=0 TD导通 VC=0V,VO=VOH TD截止，VC=0V,P493,G3,G4,G2,恢复时间:tre,20,（四）工作参数,要求：VI负脉冲宽度TtW,计算tw,21,多谐振荡器：输出包括两个暂稳态，交替形成连续的脉冲信号。,暂稳态,暂稳态,Vo,无需外界输入，通过自激振荡产生连续的脉冲信号。,22,10.4.4 用施密特构成多谐振荡器,占空比:,P487,充电,放电,VCC,VC,23,施密特多谐振荡器改进电路

7、-占空比可调,占空比:,P487,24,（一）基本原理,10.5.4 555构成多谐振荡器,（二）电路的接法,VC,VI,25,（一）基本原理,10.5.4 555构成多谐振荡器,Vo,（二）电路的接法,充电,放电,26,（三）改进电路-占空比可调,占空比:,27,10.4.5 石英晶体多谐振荡器,石英晶体多谐振荡器图 输出频率就是固有频率f0,f0,488,石英晶振器件（无源）,特点：输出频率稳定,精确,石英晶体电抗的频率特性图 f0称为固有频率。,28,石英晶振器件（无源）,应用广泛：对时钟频率精度要求高的场合。,举例：电子手表采用32768Hz的晶振，再进行 215分频得到1Hz信号,然

8、后进行计数实现计时的。,29,有源晶振（内部带振荡电路）,30,本章教学要求： (1)了解555定时器工作原理 (2)掌握用555构成施密特、单稳、多谐 3种电路的方法 (3)掌握上述3种电路的参数计算,31,555定时器应用小结,555定时器接成施密特触发器,回差电压：,32,555定时器接成单稳态触发器,tw1.1RC,负脉冲触发，脉冲宽度：,555定时器接成多谐振荡器,振荡周期：T=0.69(R1+2R2)C,33,第10章作业题号,【10.1】,【10.20】,p497,555定时器如何连成施密特FF、单稳态FF、多谐振荡器？,34,10.20延时电路,用电阻两端电压计算时间更方便一些

9、！,21,习题解答,35,问图10.5.4中单稳态触发器对输入信号的宽度是否有有限制？ 答：有限制，不能长于暂稳态的长度（1.1RC）。解决办法：加微分电路，带上拉电阻的隔直电容。见下页。,10.19阈值电平 1. Vcc=12V, Vco不接, VT+=8V, VT-=4V, VT=4V 2. Vcc=9V, Vco=5V, VT+=5V, VT-=2.5V, VT=2.5V,22,36,返回单稳态,23,37,导数大于零，单调递增，所以VI增加，周期T也随之增大，频率则减小。,10.22 计算振荡器的频率。按公式9.47 kHz,10.23 压控振荡器，VI和周期T或频率f的关系,24,38,10.24 PNP三极管是共集电极组态，为射极跟随器，即发射极VE VB相差0.3 V （因为锗管导通电压低）。 当所有按键断开时，VB0，VE0.3 V， 多谐振荡器不振，即不响 当按键按下时，VB数值改变，VE改变，多谐振荡器振荡，VCOVE S1按下时，基极电流很小，可忽略, 有:,或者,最后求出振荡频率为457 Hz,39,10.25,40,10.26 计算Vo1高电平持续时间TH=1.1 s，低电平TL=1.04 s； VO