数字电子技术：lecture25 振荡器

1、数字电子技术,脉冲波形的产生和整形（2,2021/3/2,内容提要,回顾 多谐振荡器 -用施密特触发器构成的多谐振荡器 555定时器及其应用 -结构与功能 -用555构成的施密特触发器,2021/3/2,同相施密特触发电路的电压传输特性如图10.2.2所示,VT,VT,输出脉冲宽度可由下面公式计算,Rint为内置电阻，可以代替外接电阻，但阻值不大，约为2K,多谐振荡器,多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形波形。由于矩形波中含有高次谐波故把矩形波振荡器叫做多谐振荡器,图10.4.1,对称式多谐振荡器,图10.4.1为对称式多谐振荡器的典型电路,构成： 它

2、是由两个反相器G1、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈电路,对称式多谐振荡器,图10.4.1为对称式多谐振荡器的典型电路,构成： 它是由两个反相器G1、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈电路,对称式多谐振荡器,图10.4.1为对称式多谐振荡器的典型电路,2.产生自激振荡的条件,图10.4.2,图10.4.1,为了产生自激振荡，电路不能有稳定状态，即静态（未振荡）时应是不稳定的,由图10.4.2所示TTL反相器电压传输特性可知，若静态时G1和G2工作在转折区或线性区，它们即工作在放大状态，其电压放大倍数为,图10.4.2,图10.4.1,故为了使反相器工作在放大状态，则要给它们设置适

3、当的偏置电压，其数值在高、低电平之间。这个偏置电压可以由 RF 来设定,此时在P点只要输入电压有微小的波动，就会被正反馈回路放大而引起振荡,由反相器的输入电路（图10.4.3)和叠加原理可得,图10.4.3,图10.4.1,此式是输出与输入的线性关系方程,图10.4.2,在反相器的电压传输特性上做出此直线，交点P即为反相器的静态工作点，如图10.4.2所示。计算标明，对于74系列的门电路而言，RF1的阻值应取0.5K1.9K,3. 工作情况分析,图10.4.1,假使当电路接通电源后，由于电冲击，使得输入有微小的正跳变，则由于下列正反馈,此正反馈使得vo1迅速跳变为低电平，vo2翻转成高电平，电

4、路进入第一个暂稳态。同时C1充电，而C2放电,图10.4.1,C1充电,C2放电,其各处波形如图10.4.3所示,由于充电的速度比放电速度快，故vI2首先达到阈值电压VTH，并有下面的正反馈,图10.4.1,vo2迅速跳变为低电平，而vo1跳变为高电平，电路进入第二个暂稳态，同时C1放电C2充电。由于电路对称， 过程与前相似，C2充电的速度比C1充电快，很快vI1首先达到阈值电压VTH，使得vo1 迅速跳变为低电平，而vo2跳变为高电平，又回到第一暂稳态,图10.4.1,C1放电,C2充电,vo2迅速跳变为低电平，而vo1跳变为高电平，电路进入第二个暂稳态，同时C1放电C2充电。由于电路对称，

5、 过程与前相似，C2充电的速度比C1充电快，很快vI1首先达到阈值电压VTH，使得vo1 迅速跳变为低电平，而vo2跳变为高电平，又回到第一暂稳态,其中,若取RF1=RF2RF，C1C2=C，则振荡周期为,10.4.4 用施密特触发电路构成的多谐振荡器,图10.4.10,由施密特触发电路构成的多谐振荡器电路如图10.4.10所示,其工作原理如下,其输出波形如图10.4.11所示,图10.4.11,图10.4.10,其振荡周期的计算公式为,图10.4.12,为了可调节占空比，电路可修改为图10.4.12所示的电路,电容充电是通过R2进行，电容放电是通过R1进行，故只要改变R1和R2的比值即可改变

6、占空比,555定时器,1. 555定时器的电路结构与功能,555定时器是一种多用途的数字模拟混合的集成电路。它可以很方便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和多谐振荡器,555定时器为双极型产品，7555为CMOS型的产品，为了实际需求，又出现了双极型556和CMOS型7556.尽管厂家不同，但各种；类型的555定时器的功能及外部引脚排列都是相同的,图10.5.1,一、电路结构,图10.5.1为国产双极型定时器CB555的电路结构图,它由电压比较器（C1，C2）触发器输出缓冲器（G3，G4）OC输出的三极管（TD）组成,其图形符号和功能表如图10.5.2所示,2.各管脚的名称和功能,1接地端,2低电

7、平触发端,3输出端，输出电流可达200mA，直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等，输出电压约低于电源电压13V,4复位端，若此端输入一负脉冲，而使触发器直接复位。不用时加以高电平,5电压控制端，此端可外加一电压以改变比较器的参考电压，不用是可悬空或通过0.01F的电容接地,6高电平触发端,7放电端，当触发器的Q0时，TD导通，外接电容C通过此管放电,8电源端，可在518V范围内使用,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 vI 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