数字电子技术第七章脉冲产生于整形电路

1、第7章脉冲信号的产生与整形概述555定时器及其应用本章小结7.1概述主要要求:了解脉冲信号产生与整形的方法O 了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。Ill了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑 / 功能、工作特点和典型应用。X一.脉冲信号产生与整形的方法IM用多谐振荡器直接产生。I用整形电路对已有波形进行整形、变换。【li魚和.B|h|U|millimi|MW主要用以将缓慢变化或快速变化的 E矩形脉冲变换成陡睹的矩形脉冲0liI in mmim主要用以将宽度不符合要求的脉 冲变换成符合要求的矩形脉冲。milih nilll iiijiS也加3卩加用门电路构成。 用专用的集成电路。用555定时器构

2、成。是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容 元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多 谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。二施密特触发器 亠千 Schmitt Trig丘F&口(一)施密特触发器的特性和符号O Wqoh具有施密特特 性的与非门符号回差电压 rAL7T= t/T+- t/T(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。/(2) 有两个阈值电压。(3) 有两个稳态。 ”T+ 后9 UO = Uql， 只有当旳下降到经过UT_ 时，Wo才会发生跃变。V , Uq = Uoh只 有当旳上升到经过”T+时， “o才会发生跃变。oh”一A 脉冲整形将受到干扰的或不符合边沿要求 的信号整形成较好的

3、矩形脉冲。uT_OMOa演亲艾稿鉴别并取出幅度 N大于匕+的脉冲。Astable Multivibrator(一)多谐振荡器的工作特点和符号| Hm(1) 不需输入信号。(2) 无稳定状态，只有两个暂稳态。通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替,从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。（二）对称多谐振荡器合理取值，使Gi、G2门工 作在电丿 两个反特性的转折区，使于放大状态。心2MoiG2MO2thoMO1aUoh %oMI1C2形成正反馈回路MO2aOH %O“12 A通过RC电路的充放动控制切、幻2波形的变化，从而 控制G、G?门交替开通和关闭， 使电路输出周期性的矩形脉冲。E31

4、T 01 EXITthOMill1F2G2OMO2振荡周期的估算取 RFl = RF2 = Rf9 Cj = C2= c, t/TH=1.4 V, Uoh = 36V, rOL = 0.3 v则可输出占空比50%的矩形波。T = 2% al4 RfC脉冲宽度“O 01 EXITR充电O%UoH%oII h i hi li Ll h i ilihh川；i: JBv J 11 ： | | ”hh|V * I |j 11 i fll h- k f 7LT ? 7 fzwb 二w.jf. i Il 二】III I lh i 订 1 il兰3=J竺n11J旦占必实，振荡频率与充放电元件值/?、C及Vdd

5、、Ut+、有关。iKM exit:四）石英晶体多谐振荡器振荡频率稳定CMOS 门振荡产生电路通常取510MQ，使G 门工作在电压传输特性的转折1 区，使G门放大工作。改善输岀波形的前沿和后 沿，使输出较理想矩形波。振荡频率Q晶体频率调节C1可微调振荡频率；调节C、C2比值可调节反馈系数。选频和形成正反馈。说暂稳态期间 不能再次触发。触发脉冲到来 时，输出翻转为暂 稳态，经暂稳态持 续时间仏后重新自 I动回到稳态。外触发脉冲未来二 时，输出为稳态。暂稳态期间能再 次触发。其输出脉宽 将在原暂稳态时间基1Ms=_=l=_=三=琴 厲；秫（二）集成单稳态触发器1.TTL不可重复触发型单稳态触发器CT

6、74121的逻辑符号冲触发。触发信号输脉冲触发，77?+用正脉入端，TRf 和77?_b用负TRfTR+tr.bQ0Vq不可重复触发型口有2个互补输出端单稳的限定符p“ X”号表示非逻 辑连接，即没有任何逻1R=外接定时元件端int ext RexJCg辑信息的连接，例如外 接/?、C和等。| EXIT连如何使用Rint. Cext和心t / S端?I&1TLJTRICX RX/CXTR卡一TR_b TR+QQ悬空不接=2“皿1JLu0RICX RX/CX1匸=1 +%正脉冲触发应用举例3脉冲展宽触发方式$1&1TLJRI CX RX/CX接成正脉冲QoO1X若已知 l?ext=10 kQ,

7、Cext= 1 pF 则可得 0.7 7?extCext = 7 ms将窄脉冲展宽成宽度为条的脉冲7.2 555定时器及其应用主要要求: 了解555定时器的电路结构，掌握其符号和功能口掌握用555定时器构成施密特触发器、单稳态j 触发器和多谐振荡器的方法。/_ 555定时器的工作原理和逻辑功能555定时器简介 EJ555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途 广泛的多功能电路。它电源电压范围宽（双极型555定 时器为5 16 V, CMOS 555定时器为3 18 V）,可提 供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平，还可输 出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。l=JTTL单定时器型

8、号的最后3位数字为555,双定呀 器的为556； CMOS单定时器的最后4位数为7555/ 双定时器的为7556。圍彳555定时器的电路结构与符号控制电压输入端阈值输入端!；CO 5电源端直接置0端I4匚-R H& QCCC1TH 65kQ|JTR2 n %-5kQ 放电端ZVSJ 十触发输入端C OO h +GND接地端3OUTI输出555定时器的工作原理与逻辑功能输入输出THTROUT = QV状态XX00导通他10导通-vcc3 cc10导通-vcc3;怙11截止!/%10导通V沁11截止A;%1不变0Q+Sl4_ +-0 G.Xr81GNDIIIII石 TH TR0 XX1 ；%c；%

9、c1 |vcc|cc1 VVcc；%c输出V状态导通导通OUT0截止(1)爲低电平有效，优先级最高， 不用时应接高电平。TH和 旅均为高电平时输出 0,均为低电平时输出1。页低电平有效，TH高电平 暂，因此，TH加低电平、 TR加高电平时为非有效电 平，电路状态不变。演(4) 输出o时，2 = 1,因此v导通；输出1时，2 = 0,故v截止。IIU(5) 注意：TH电平高低是与2/3V“相比较，朿电平高低是与1/3VCC相比较。若控囲输入端CO加输入电压“co，则ri = co % =故TH和廩电平高低的比较值将变成co和气唐J1 通常不用co端，为了提高电路工作稳定性，匕恥将其通过0.01

10、gF电容接地。不变不变nkF悄笑A芒史眾I X X o 底 HJLI举础llpiHttJ茫処盘藍d.HOAE二。2B 畅国 Nno HN 窗 SAHTnoo三三一=曜！ui 垂_=O连例试对应输入波形画出下图中输出波形。R、C为定时元件A三.用555定时器组成单稳态触发器（一）电路结构CZ53 OuCk -MOf I oh - %OI “_ ccMPT11_I1I I I I 1MrL工作原理I （二）工作原理、工作波形与参数估算该电路触发信号为负脉冲，不加 触发信号时，”i = Sh（应1/3cc）。接通电源后Vcc经人向C充电， 使上升。当uc 2/3 Vcc时，满足 ra = Mll/3

11、 Vcc, TH = uT 2/3 Vcc,因 此为低电平，V导通，虽容C经放/ 电管V迅速放电完毕， Q 0 V。 /这时77? = t/IHl/3 Vcc, TH = wc02/3 Vcc, “保持 低电平不变。因此，稳态时 Mc 0 V, uo为低电平。象二)工作原理、工作波形与参数估算3RcDISTjfc 禺 _ OUTohco*0.(HuFI /一 “CC71PT11_I1*7I I I I 1 555GNDA237OMOf Ioh -%OAllWWW当输入幻由高电些变为低电平 (应V 1/3 Vcc)时，使页二 t/ILl/3 Vcc而 TH = wc0 V2/3 Vcc产R77/

12、cc111 OUT555COnivHUWWWiH-放莎:c=trfeGND(WI_ ctl 3Vcc IOooh%O3 Ou2_当输入旳由高电芒更变为低电平 (应V 1/3 Vcc)时，使TR C7il1/3 Vcc而 TH = wc 0 V 2i3ycc时， TH = wc2/3 VCC9 而77? = Wj = C/IH( 1/3 Vcc),因此“重新跃变/ 为低电平。同时，放电管导通，C K 经V迅速放电放电完耗上 后，电路返回稳态。晨壺（二）工作原理、工作波形与参数估算输出脉冲宽度心即为暂稳态维持 时间，主要取决于充放电元件乩Co3估算公式tl.lRC该单稳态触发器为不可重复触发器,

13、且要求输入脉宽心1小于输出脉宽（WO。Ur Io”OH i%_OI /一 “CCyin11_I1*7I I I I 1连例用上述单稳态电路输出定时 时间为1S的正脉冲，R = 27 kQ, 试确定定时元件C的取值。解：因为 twol.lRCfIQ故 C = 2/3 Vcc时，切跃变为低电平，同時放电管 V导通，C经人2和V放电，下降， 电路进入暂稳态II o工作原理（二）工作原理、工作波形与周期估算接通后，开始时TH=TR = UC 0, “为高电平，放电管截止，vcc 经R1、/?2向C充电，上升，这时电 路处于暂稳态I。当 “C上升到 TH=TR = uc2/3 Vcc时，切跃变为低电平，

14、同时7放电管 V导通，C经人2和V放电，下降， 电路进入暂稳态II。当下降到 TH = TR = ucl/3 / #cc时，o童諒跃变为高电平，后 放电管V截止，C又被充电，uc 电路又返回到暂稳态I。（二）工作原理、工作波形与周期估算=_=frr电容C如此循环充电和放电, 使电路产生振荡，输出矩形脉冲。WH Q 7 (R1 + 人2)C wl RR?CT = $wh + wl Q 7 (人i + 27?2)Ct WH_ R +2 R + 2/?2秦 例指出右图中 控制扬声器鸣响与否和 调节音调高低的分别是 哪个电位器？若原来无 声，如何调节才能鸣响? 欲提高音调，又该如何 调节？解：调节心2

15、可控制瓦为0或1,从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节心2使触头左移至适当位置，可使瓦=1， 扬声器鸣响。Ri、碍、心1和C共同构成定时元件，因此调节Pi可调节音调高低。M欲提高音调，则应减小心1，因此触头应下移。_ |单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。 其输出脉冲的宽度只取决于电路本身人、C定 时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信 号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变人、C定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为I 宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常./ 用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用中，常选用集成单稳态触发器/或釆用555定时器构成单稳态触发器。侖6多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变乩c定时元件数值的大小，可调节振荡频率。在振荡频率稳定度要求很高的情