数字电子技术：lecture26 555定时器及其应用

1、数字电子技术,脉冲波形的产生和整形（3,2021/3/2,内容提要,回顾 555定时器及其应用 -单稳触发器 -多谐振荡器,图10.5.3,2 .用555定时器接成的施密特触发电路,用555定时器构成的施密特触发电路如图10.5.3所示,其电压传输特性如图10.5.4所示。由图可知，这是个典型的反相输出的施密特触发器,图10.5.3,图10.5.4,工作原理,图10.5.3,1）当vI vI VCC/3，Q=1，Q =0，触发器保持原态；当 vI2VCC/3时， Q=0 （voVOL），Q =1,图10.5.3,2）当 vI2VCC/3时， Q=0 ，Q =1；当vI 减少时，2VCC/3 v

2、I VCC/3，Q=0，Q =1，触发器保持原态；当vI 减少到vIVCC/3，Q=1（voVOH），Q =0,图10.5.3,故其正向阈值电压为VT2VCC/3，负向阈值电压为 VTVCC/3，故电路的回差电压为VT VCC/3。若改变回差电压的大小，则可通过5脚外接电压VCO来改变,其图形符号和功能表如图10.5.2所示,图10.5.3,2 .用555定时器接成的施密特触发电路,用555定时器构成的施密特触发电路如图10.5.3所示,3.用555定时器接成的单稳态触发器,其电路如图10.5.5所示,波形如图10.5.6所示其工作过程如下,图10.5.6,当vI处于高电平时，电路的稳定状态为

3、vo0,当vI脉冲下降沿到达时，Q1， Q 0，此时放电管TD截止，VCC通过R给C充电，vC增加。当vC2VCC/3时， Q0 （v00 ）， Q 1， C 通过TD放电。vI变成高电平，此时vC1和vC2输出均为高电平，电路保持v00,图10.5.6,其输出脉宽为,图10.5.6,注：通常R的取值在几百欧姆到几兆欧之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，tW的范围为几微妙到几分钟。但tW越大，其精度和稳定度也要下降,4. 用555定时器接成的多谐振荡器,图10.5.7,其构成电路如图10.5.7所示,对应的波形如图10.5.8所示,图10.5.8,图10.5.7,电路的振荡周期为,振荡频

4、率为,上式标明，改变R和C就可改变振荡频率。用CB555组成的多谐振荡器最高频率为500KHz，用CB7555组成的多谐振荡器最高频率可达1MHz,为了改变占空比，可采用图10.5.9所示电路,例6.5.1 图6.5.10为由555定时器构成的简易触摸开关，试分析是什么电路？二极管能亮多长时间,解：此电路为单稳态触发器,二极管亮的时间为,例10.5.2两相时钟发生器电路如图10.5.11所示已知R1510，R210K，C=0.1F。(1)说明555定时器组成何种电路？(2)画出vo、1和2的波形。(3) 计算1的周期T和脉冲宽度,解：（1) 此电路为555构成的多谐振荡器,2) vo、1和2的

5、波形如图10.5.12所示,3)由于vo和CLK频率相同，故,例10.5.3 试分析图10.5.13所示电路的工作原理,解：为电压频率转换电路，也叫压控振荡器,11.1 概述,一个计算机控制系统的框图如图11.1.1所示,用途,在计算机控制系统中，被控量一般为非电量，如温度、压力、位移等，首先由传感器将它们转化成连续变化的模拟量，再由模/数转换器转换成数字量，送到计算机中进行处理和计算。处理后要经过数/模转换器将计算机输出的数字量转换成模拟量，加到执行机构，以调节被控对象的大小,图11.1.2为一个温度控制系统,2、主要性能指标,为了保证数据处理结果的准确性，A/D转换器和D/A转换器必须有足

6、够的转换精度，另外对于过程控制和检测需求， A/D转换器和D/A转换器必须有足够的转换速度。故转换精度和转换速度是A/D转换器和D/A转换器的主要性能指标,3、概念及分类,1） D/A转换器,目前常用的D/A转换器有: 权电阻网络D/A转换器、 倒梯形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、 权电容型D/A转换器以及 开关树型D/A转换器等几种类型,将数字信号转换成模拟信号的过程称为数/模转换（Digital to Analog），实现的电路称为D/A转换器，简写成DAC（DigitalAnalog Converter,2.A/D转换器,将模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换（Ana

7、log to Digital），实现的电路称为A/D转换器，简写为ADC（AnalogDigital Converter,注：根据数字量的输入输出方式可以将D/A转换器分成并行输入和串行输入两种类型，将A/D转换器分成并行输出和串行输出两种类型。由于D/A转换器电路的工作原理较A/D转换器简单，且是A/D转换器电路的组成部分，故先介绍D/A转换器,11.2 D/A转换器,数字量是用代码按位数组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每一位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得与数字量成正比的总模拟量，从而实现数字模拟的转换,D/A转换器的

8、目的为,图11.2.1为n 位D/A转换器的原理框图,D/A转换器是由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码电路、求和电路及基准电压及部分组成,D/A转换器的原理,数字量是以串行或并行方式输入并存储在数码寄存器中; 寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关将电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路中; 求和电路将各位权值相加就得到与数字量相应的模拟量,按解码网络结构不同把D/A分为,如权电阻网络型、倒梯形电阻网络型、权电流型、权电容型以及开关树型,按模拟开关电路的不同把D/A分为,CMOS开关型和双极型开关型，其中双极型开关D/A转换器又分为电流开关型和ECL电流开关型。其中CMOS型功耗

9、低，但速度慢。双极型的转换速度快,一个多位二进制数可表示为,其中：2n-1、2n221、20称为最高位（Most Significant Bit，简称MSB）到最低位（Least Significant Bit，简称LSB）的权,11.2.1 权电阻网络D/A转换器,图11.2.2是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，它是由权电阻网络、4个电子模拟开关和1个求和放大器组成,1.组成,1）S3S0:为电子开关，其状态受输入数码d3d0的取值控制。当di1时开关接到参考电压VREF上，有支路电流Ii流向求和放大器；当di0时开关接地，支路电流Ii为零,图11.2.2,2）求和放大器A：为一个接成负反馈的理想运算放大器。即：AV，iI0，Ro0。由于负反馈，存在虚短和虚断，即VV0， iI0,3）VREF：基准电压,图11.2.2,2.输出电压的计算,由于V V0，故各电流为,输出电压为,图11.2.2,取RFR / 2，则输出电压为,图11.2.2,上式标明，输出的模拟电压与输入的数字量Dn成正比,2. 此电路的优点是电路结构简单，所用的电阻元件少。缺点是各个电阻的阻值相差较大，输入数字量的位数越多，差别就越大，故很难保证电阻的精确度