项目四 触摸式报警器的制作与调试

1、项目四项目四 触摸式报警器的制作与调试触摸式报警器的制作与调试 4.1 项目描述 4.2 知识链接 4.3 项目实施操作指导4.1 项目描述项目描述555定时器是在电子工程领域中广泛使用的一种中规模集成电路，它将模拟电路与逻辑功能巧妙的结合在一起，具有结构简单、使用电压范围大、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。555定时器配以外部元件，可以构成多种实际应用电路，广泛应用于产生多种波形的脉冲振荡器、检测电路、自动控制电路、家用电器以及通讯产品等电子设备中。本任务是制作一个555集成定时器构成的触摸式报警器。4.1.1 任务目标任务目标序号序号类别类别目标目标一一知识点555定时器的基本结

2、构及分类555定时器构成的施密特触发器及其应用555定时器构成的单稳态触发器及其应用555定时器构成的多谐振荡器及其应用二二技能555定时器资料查询、识别、测试与选取方法语音芯片识别与选取的方法555定时器的安装、调试与检测三三职业素养沟通能力及团队协作精神良好的职业道德质量、成本、安全、环保意识4.1.2 项目学习情境：项目学习情境：555集成定时器构成的触摸式报警器原理图4.1.3 电路元器件参数及功能电路元器件参数及功能元器件代元器件代号号名称名称型号及参数型号及参数功能功能备注备注R1电阻器RTX-0.25-1M+50K与C2共同完成延时、定时 R2电阻器RTX-0.25-4.7K+2

3、35K限流 R3电阻器RTX-0.25-270K+13.5K改变音频振荡频率 R4电阻器RTX-0.25-1K+50限流 C1电容器CL21-63V-0.01uF+500pF抗干扰 C2电容器CD11-10V-100uF+10uF与R1共同完成延时、定时 C3电容器CL21-63V-0.01uF+500pF滤波，提高电路稳定性 VT1、VT2三极管三极管S9013电子开关电子开关 VT3三极管S9013放大 VT4三极管3AX81放大 IC1集成定时器NE555与外围元件构成单稳态触发器 IC2报警芯片KD9561产生语言报警信号 B扬声器0.5W 8输出报警信号 电源4.5V直流稳压电源提供

4、电能 M触摸片金属片接收触摸信号自制S1开关SS12D00（1P2T）控制电源通断 S2开关SS12D00（1P2T）启动报警 4.2 知识链接知识链接 概述概述 施密特触发器施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器多谐振荡器多谐振荡器小结小结555 定时器的电路结构及其逻辑功能定时器的电路结构及其逻辑功能主要要求：主要要求： 了解脉冲信号产生与整形的方法。了解脉冲信号产生与整形的方法。 了解脉冲波形的主要参数。了解脉冲波形的主要参数。 4.2.1 概概 述述Umtrtf TtW 脉脉 冲冲 幅幅 度度 Um： 脉冲上升时间脉冲上升时间 tr：脉冲下降时间脉冲下降时间 tf：脉脉 冲冲 宽宽 度度

5、 tW ：脉脉 冲冲 周周 期期 T ：脉脉 冲冲 频频 率率 f ： 占占 空空 比比 q ：脉冲电压变化的最大值脉冲电压变化的最大值 脉冲波形从脉冲波形从 0.1Um 上升到上升到 0.9Um 所需的时间所需的时间 脉冲上升沿脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿到下降沿 0.5Um 所需的时间所需的时间 脉冲波形从脉冲波形从 0.9Um 下降到下降到 0.1Um 所需的时间所需的时间 周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间 1 秒内脉冲出现的次数秒内脉冲出现的次数 f = 1/T 脉冲宽度脉冲宽度 tw 与脉冲周期与脉冲周期 T 的比值的比值 q =

6、tw/T 一、脉冲波形的主要参数一、脉冲波形的主要参数 主要用以主要用以将缓慢变化将缓慢变化或快速变化的或快速变化的非矩形脉冲变换非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。成陡峭的矩形脉冲。 常用的有常用的有施密特触发器施密特触发器和和单稳态触发器单稳态触发器。 获取脉冲信获取脉冲信号的方法号的方法 脉冲信号产生与脉冲信号产生与整形电路整形电路的实现的实现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，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。应用广泛。 用多谐振荡器直

7、接产生。用多谐振荡器直接产生。 用用整形电路整形电路对已有波形进行整形、变换。对已有波形进行整形、变换。 施密特触发器施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉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。冲变换成符合要求的矩形脉冲。用门电路构成。用门电路构成。 用专用的集成电路。用专用的集成电路。 用用 555 定时器定时器构成。构成。 二、脉冲信号产生与整形的方法二、脉冲信号产生与整形的方法 主要要求：主要要求： 了解了解 555 定时器的电路结构，定时器的电路结构，掌握其符号和功能。掌握其符号和功能。4.2.2 555定时器的电路结构及其逻辑功能 555

8、 定时器简介定时器简介 555 定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。它的电源电压范围宽多功能电路。它的电源电压范围宽( (TTL 555 定时器为定时器为 5 16 V，CMOS 555 定时器为定时器为 3 18 V) )，可提供与可提供与 TTL 及及 CMOS 数字电数字电路兼容的接口电平，还路兼容的接口电平，还可输出一定功率可输出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬，驱动微电机、指示灯、扬声器等。声器等。TTL 单定时器型号单定时器型号的最后的最后 3 位数字位数字为为 555，双定时器的为，双定时器的为 556；

9、CMOS 单定时器单定时器的最后的最后 4 位数位数为为 7555，双定时器的为，双定时器的为 7556。它们它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 4.2.2.1 555555定时器的电路结构定时器的电路结构0CCV32CCV311低低 导通导通低低 导通导通不变不变 不变不变高高 截止截止高高 截止截止CCV31CCV321CCV31CCV321CCV32CCV311状态状态输输 出出输输 入入4.2.3 施密特触发器施密特触发器主要要求：主要要求： 理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。理解施密特触发器的典型应用。理

10、解施密特触发器的典型应用。了解用了解用 555 定时器构成施密特触发器的方法。定时器构成施密特触发器的方法。4.2.3.1 施密特触发器的逻辑符号和电压传输特性施密特触发器的逻辑符号和电压传输特性 Schmitt Trigger一、施密特触发器的逻辑符号一、施密特触发器的逻辑符号 uO1uI施密特触发器的逻辑符号施密特触发器的逻辑符号(a)反相输出逻辑符号；反相输出逻辑符号； (b)同向输出逻辑符号同向输出逻辑符号uO2uI(a) (b)UOLUOH二、施密特触发器的传输特性二、施密特触发器的传输特性 UT = UT+ - - UT- -回差电压回差电压施密特触发施密特触发器工作特点器工作特点

11、 ( (1) )允许输入允许输入信号为信号为缓慢变化缓慢变化的信号。的信号。 ( (2) )有有两个阈值两个阈值电压。电压。 ( (3) )有两个稳态。有两个稳态。 UT+OuOuI正向阈值电压正向阈值电压负向阈值电压负向阈值电压 当当 uI 从小增大时，从小增大时，经过经过 UT+ 处才能使输处才能使输出发生跃变。出发生跃变。UT- - 当当uI从大减小从大减小时，经过时，经过UT- -处才能处才能使输出发生跃变。使输出发生跃变。VDDRDOUTCOTHTRDIS4.2.3.2 用用 555 定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 一、一、电路组成电路组成 uIuO二、用二、用555定

12、时器接成的施密特触发器定时器接成的施密特触发器CCV31CCV32双双4输入施密特输入施密特与非与非门门逻辑符号逻辑符号1ACT74LS132A2C2B2D1Y2Y1D1B1C六施密特反相器六施密特反相器逻辑符号逻辑符号1A2A3A4A5A6A1Y2Y3Y4Y5Y6YCT7414输出逻辑表达输出逻辑表达式为式为Y=A输出逻辑表输出逻辑表达式为达式为Y=ABCD4.2.3.3 集成施密特触发器集成施密特触发器一、一、TTL集成施密特触发器集成施密特触发器TTL 集成施密特触发门电路一些重要参数的典型值集成施密特触发门电路一些重要参数的典型值 tPHLPHL8.7542.5典型延迟时间典型延迟时间

13、/ns8.825.58.625.5典型典型UT+ /V典型每门典型每门功耗功耗/mW双双 4 输入输入与非与非门门四四 2 输入输入与非与非门门六反六反相器相器电路电路名称名称CT74LS13CT7413CT74LS132CT74132CT74LS14CT7414型号型号tPLHPLH典型典型UT- /V典型典型UT /V1.61.71.61.71.61.70.80.90.80.90.80.90.80.80.80.80.80.8181515151515151815151515TTL 施密特触发器的特点施密特触发器的特点 (1) 可将变化缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很可将变化缓慢的信号变换成

14、上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。陡直的脉冲信号。 (2) 具有阈值电压和回差电压温度补偿。具有阈值电压和回差电压温度补偿。 (3) 具有很强的抗干扰能力。具有很强的抗干扰能力。六施密特反相器六施密特反相器逻辑符号逻辑符号1A2A3A4A5A6A1Y2Y3Y4Y5Y6YCC40106输出逻辑输出逻辑表达式为表达式为Y=A二、二、CMOS 集成施密特触发器集成施密特触发器四四2输入施密特输入施密特与非与非门门逻辑符号逻辑符号1ACC40933A4A3B4B1Y2Y3Y4Y2B1B2A输出逻辑输出逻辑表达式为表达式为Y=ABCMOS 施密特触发门电路一些重要参数施密特触发门电路一些重要参数 CMO

15、S 集成施密特触发器的特点集成施密特触发器的特点 (1) 可将变化缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直可将变化缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。的脉冲信号。 (2) 在电源电压在电源电压VDD一定时，触发阈值电压稳定，但其值一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随会随VDD变化。变化。 (3) 电源电压电源电压VDD变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。 (4) 抗干扰能力很强。抗干扰能力很强。平均传输平均传输延迟时间延迟时间 tpd/ns1510515105UT+ /VVDD/V最小值最小值 最大值最大值四四 2 输入输入与非与非门门六反六反相器相

16、器电路电路名称名称CC4093CC40106型号型号UT- /VUT /V 6.8 10.8 4.6 7.1 2.2 3.6 0.9 2.8130180380120140280最小值最小值 最大值最大值最小值最小值 最大值最大值 6.8 10.8 4.6 7.1 2.2 3.6 2.5 5.2 4.0 7.4 0.9 2.8 2.5 5.2 4.0 7.4 0.3 1.6 1.2 3.4 1.6 5.0 0.3 1.6 1.2 3.4 1.6 5.0OuItuOUT+UT- -Ot一、脉冲波形变换一、脉冲波形变换 将三角波、正弦波和其他将三角波、正弦波和其他不规则信号变换成矩形脉冲。不规则信号

17、变换成矩形脉冲。 UOHUOL 当当 uI UT+ 后，后，uO = UOL ；当当 uI下降到小于下降到小于 UT- - 时，时，uO 才跃变到才跃变到 UOH。 当当 uI VDD，TH = uC 0 VDD，TH = uI VDD，因此，因此 uO 为低为低电平，电平，V 导通，电容导通，电容 C 经放电管经放电管 V 迅速迅速放电完毕，放电完毕，uC 0 V。1323230CCV32CCV311低低 导通导通低低 导通导通不变不变 不变不变高高 截止截止高高 截止截止CCV31CCV321CCV31CCV321CCV32CCV311状态状态输输 出出输输 入入 2. 触发进入暂稳态触发

18、进入暂稳态 二、工作原理二、工作原理uCOtOuOtUOLUOH tWDD32VOtUIHDD31VuIVDDUILUOH充电充电当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平( (应小于应小于 VDD ) )时，使时，使 TR=UIL VDD ，而而TH = uC 0 V VDD，因此，因此 uO 跃变跃变为高电平，进入暂稳态为高电平，进入暂稳态，这时放电管，这时放电管 V截止，截止，VDD 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。132313 3. 自动返回稳定状态自动返回稳定状态 二、工作原理二、工作原理uCOtOuOtUOLUOH tWDD32VOtUIHDD

19、31VuIVDDUOLUIH放电放电V这时这时 uI 必须已必须已恢复为高电平恢复为高电平TH VDD23当当 uC 上升到上升到 uC VDD时时， TH = uC VDD，而，而 TR = uI = UIH ( (大于大于 VDD ) )，因此，因此 uO 重新跃变为低电平。重新跃变为低电平。同同时，放电管导通，时，放电管导通，C 经经 V 迅速放电迅速放电 uC 0 V，放电完毕后，电路返回稳态。放电完毕后，电路返回稳态。132323 例例 用上述单稳态电路输出定时用上述单稳态电路输出定时时间为时间为1 s 的的正脉冲，正脉冲，R = 27 k ，试确定定时元件试确定定时元件 C 的取值

20、。的取值。 三、输出脉冲宽度的计算三、输出脉冲宽度的计算uCOtOuOtUOLUOH tWDD32VOtUIHDD31VuIVDD输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件间，主要取决于充放电元件 R、C。 该电路为不可重复触发单稳，且要该电路为不可重复触发单稳，且要求输入负脉宽小于输出脉宽求输入负脉宽小于输出脉宽 tW 。解：解：因为因为 tW 1.1 RC故故可取标称值可取标称值 33 F。F33.7k271 . 1s11 . 1WO RtC估算公式估算公式 tW 1.1 RC集集成成单单稳稳态态触触发发器器暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳态暂

21、稳态期间如再次被触发，对原暂稳态时间无影响，输出脉冲宽度时间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触仍从第一次触发开始计算。发开始计算。 暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。 可可重重复复触触发发型型 非非重重复复触触发发型型 uOuI1uOuI限定符号限定符号“1 ”表示不可重复触发型单稳表示不可重复触发型单稳态触发器。态触发器。限定符号限定符号“ ”“ ”表表示可重复触发型单稳态示可重复触发型单稳态触发器。触发器。 4.2.4.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器单单稳稳工工作作波

22、波形形举举例例单稳输出波形单稳输出波形非重复触发型非重复触发型 单稳输出波形单稳输出波形可重复触发型可重复触发型 输入波形输入波形OuItOuOtOuOttWtWtWtW暂稳态期间暂稳态期间不能再次触发。不能再次触发。暂稳态期间能再暂稳态期间能再次触发。其输出脉宽次触发。其输出脉宽将在原暂稳态时间基将在原暂稳态时间基础上再展宽础上再展宽 tW 。触发脉冲到来触发脉冲到来时，输出翻转为暂时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态持稳态，经暂稳态持续时间续时间 tW 后自动回后自动回到稳态。到稳态。外触发脉冲未来外触发脉冲未来时，输出为稳态。时，输出为稳态。二、脉冲定时二、脉冲定时 一、脉冲整形一、脉冲整形

23、由于单稳态触发器可产生宽度和幅度都符合要求的矩形脉由于单稳态触发器可产生宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，可利用它来作定时电路。冲，因此，可利用它来作定时电路。 4.2.4.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用脉冲信号经过长距离传输后，其边沿会变差或叠加了某些脉冲信号经过长距离传输后，其边沿会变差或叠加了某些干扰，这时可利用单稳态触发器进行整形。将这些受到干扰的干扰，这时可利用单稳态触发器进行整形。将这些受到干扰的脉冲信号加到脉冲信号加到单稳态触发器的输入端，输出便可得到单稳态触发器的输入端，输出便可得到符合要求符合要求的矩形脉冲。的矩形脉冲。若已知若已知 Rext = 10 k ，C

24、ext = 1 F则可得则可得 tW 0.7 RextCext = 7 msRI CX RX/CXQ+VCCuIRextCextQOuItOuOt脉脉冲冲展展宽宽电电路路和和工工作作波波形形三、三、脉冲展宽脉冲展宽 tW接成正脉冲接成正脉冲触发方式触发方式将窄脉冲展宽成将窄脉冲展宽成宽度为宽度为 tW 的脉冲的脉冲4.2.5 多谐振荡器多谐振荡器主要要求：主要要求： 了解用了解用 555 定时器构成多谐振荡器的方法。定时器构成多谐振荡器的方法。理解石英晶体多谐振荡器的工作原理。理解石英晶体多谐振荡器的工作原理。 即矩形脉冲产生电路，由于矩形脉冲含即矩形脉冲产生电路，由于矩形脉冲含有丰富的谐波分

25、量，故常称多谐振荡器。有丰富的谐波分量，故常称多谐振荡器。 ( (1) )不需输入信号。不需输入信号。( (2) )无稳定状态，只有两个无稳定状态，只有两个暂稳态暂稳态。 通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，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。从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。 工作特点工作特点Astable MultivibratorGuO逻辑符号逻辑符号多谐振荡器多谐振荡器 GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOuC- -+R24.2.5.1 用用 555 定时器组成多谐振荡器定时器组

26、成多谐振荡器 一、一、电路组成电路组成 DISVDDR1CuC- -+R2THTRGNDVDDRDCO0.01 FOUTuOuCOtOuOtUOLUOHtWHtWLDD32VDD31V 二、工作原理二、工作原理 充电充电UOHTH = TR = uC 很小很小接通接通 VDD 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。 这时这时放电管截止，放电管截止，VDD 经经 R1、R2 向向 C 充充电，电，uC 上升。上升。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLDD32VDD31V 二、工作原理二、工作原理 UOLTH = TR

27、2/3 VCC当当 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3VDD 时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，电路进入电路进入暂稳态暂稳态 。这时放电管。这时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放放电，电，uC 下降。下降。接通接通 VDD后后，开始时，开始时TH = TR = uC 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。这时放电管截止，这时放电管截止，VDD经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。放电放电uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLDD32VDD31V 当当 uC 下降到下降到 TH = TR = uC 1/3VDD

28、 时，时， uO 重新跃变为高电平重新跃变为高电平，同时放电管，同时放电管 V 截止，电路截止，电路返回到暂稳态返回到暂稳态。 二、工作原理二、工作原理TH=TR1/3VCC接通接通 VDD 后后，开始时，开始时 TH = TR = uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。这时放电管截止，这时放电管截止，VDD 经经 R1、R2 向向 C 充充电，电，uC 上升上升。当当 uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3VDD 时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，电路进入电路进入暂稳态暂稳态 。这时放电管。这时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和

29、 V 放放电，电，uC 下降。下降。 二、工作原理二、工作原理电容电容 C 如此循环充电和放电，如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。使电路产生振荡，输出矩形脉冲。周期估算周期估算tW1 0.7 (R1 + R2)C tW2 0.7 R2CT = tW1 + tW2 0.7 (R1 + 2R2)CuCOtOuOtUOLUOHtWHtWLDD32VDD31V 三、占空比可调的多谐振荡器三、占空比可调的多谐振荡器 充电回路为充电回路为 VDD 经经R1、VD1 对对 C 充电，时充电，时间常数为间常数为 R1C。 放电回路为放电回路为 C 经经VD2、 R2和放电管和放电管 V 放放电

30、，时间常数为电，时间常数为R2C 。GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOVD2R2RPVD1R1R2VDDCVD2RPVD1占空比占空比估算估算tW1 0.7 R1C tW2 0.7 R2C211211 W17 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTtq 四、多谐振荡器的应用四、多谐振荡器的应用 555定时器组成的防盗报警电路定时器组成的防盗报警电路当导线当导线 ab 连通时，直接置连通时，直接置 0 端端 RD 为低电平，电路不振为低电平，电路不振荡，扬声器不发出声响，电容荡，扬声器不发出声响，电容 C4 上电压为上电压为 0，三极管，三极管 V

31、 工作工作在导通状态。在导通状态。 四、多谐振荡器的应用四、多谐振荡器的应用 当当 ab 导线被人拉断时，电源导线被人拉断时，电源 VCC 经经 R3、V 将将 C4 迅速充电到高迅速充电到高电平，使电平，使 RD 端为高电平，多谐振荡电路开始振荡，其振荡频率端为高电平，多谐振荡电路开始振荡，其振荡频率 f 1/0.7(R1+2 R2) C 1kHz，于是，扬声器发出，于是，扬声器发出1kHz 的报警声响。的报警声响。555定时器组成的防盗报警电路定时器组成的防盗报警电路振荡频率稳定振荡频率稳定 由石英晶体的阻抗频由石英晶体的阻抗频率特性可知，只有外加信率特性可知，只有外加信号的频率号的频率

32、f 和石英晶体的和石英晶体的固有谐振频率固有谐振频率 f0 相同时，相同时，石英晶体才呈现极低的阻石英晶体才呈现极低的阻抗，而在其他频率时，则抗，而在其他频率时，则呈现很高的阻抗。因此，呈现很高的阻抗。因此，石英晶体具有很好的选频石英晶体具有很好的选频特性。特性。石英晶体的阻抗频率特性石英晶体的阻抗频率特性4.2.5.1 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 一、石英晶体的选频特性一、石英晶体的选频特性符号符号 电阻电阻RF1、RF2用于确用于确定反相器定反相器 G1 和和 G2 的工作的工作点，使其工作在放大区，点，使其工作在放大区，有利于电路起振。对于有利于电路起振。对于TTL反相器，反相

33、器，RF1 和和 RF2 通通常取常取0.7 2 k ；对于；对于CMOS 反相器，反相器，RF1和和RF2 通常取通常取10 100 M ，电容，电容 C1 和和 C2 为为G1和和G2间的耦合间的耦合电容，在频率为电容，在频率为 f 0时，它时，它们呈现的容抗极小，可忽们呈现的容抗极小，可忽略不计，使略不计，使G1和和G2之间形之间形成正反馈环路。成正反馈环路。对称石英晶体多谐振荡器对称石英晶体多谐振荡器 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器1. 对称石英晶体多谐振荡器对称石英晶体多谐振荡器 由于石英晶体接在由于石英晶体接在 G1 和和 G2 两级反相器之间，且两级反相器之间，且具

34、有很好的选频特性，因具有很好的选频特性，因此，在接通电源后，对频此，在接通电源后，对频率为率为 f 0 的信号非常容易通的信号非常容易通过石英晶体而产生频率为过石英晶体而产生频率为f0 的自激振荡。反相器的自激振荡。反相器 G3用于整形，使输出用于整形，使输出 uO 的波的波形更接近于矩形脉冲，形更接近于矩形脉冲， G3还具有缓冲隔离作用，也还具有缓冲隔离作用，也提高了负载能力。提高了负载能力。对称石英晶体多谐振荡器对称石英晶体多谐振荡器 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器1. 对称石英晶体多谐振荡器对称石英晶体多谐振荡器 电阻电阻R1、R2 用以使反相器工作在放大区。对于用以使反相

35、器工作在放大区。对于 TTL 反相器反相器R1 和和 R2 通常取通常取0.7 2 k ；对于；对于CMOS 反相器，反相器，R1 和和 R2 通常取通常取10 100 M 。 C 1为反相器为反相器 G1 和和 G2 之间的耦合电容，使之间的耦合电容，使 G1 和和 G2 之间之间形成正反馈环路，对于频率为形成正反馈环路，对于频率为 f0 的信号，其呈现的容抗极小，的信号，其呈现的容抗极小，可忽可忽略不计。略不计。串联串联石英石英晶体晶体多谐多谐振荡器振荡器 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器2. 串联石英晶体振荡器串联石英晶体振荡器 在电路接通电源后，在电路接通电源后， G2 输

36、出频率为输出频率为 f 0 的信号很容易通过石的信号很容易通过石英晶体形成很强的正反馈而产生自激振荡。英晶体形成很强的正反馈而产生自激振荡。 G3 用以整形，使输用以整形，使输出出 uO 的波形更接近于矩形脉冲，并具有缓冲隔离和提高负载能的波形更接近于矩形脉冲，并具有缓冲隔离和提高负载能力的作用。力的作用。串联串联石英石英晶体晶体多谐多谐振荡器振荡器 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器2. 串联石英晶体振荡器串联石英晶体振荡器 RF为反馈电阻，使反相器为反馈电阻，使反相器 G1 工作在电压传输特性的过渡区，工作在电压传输特性的过渡区，RF常取常取10 100 M 。 G1 、RF 和

37、石英和石英晶体、晶体、C1、C2 构成电容三点式振荡构成电容三点式振荡电路。电路。C1、C2 和石英晶体组成和石英晶体组成形形选频网络，对于频率为选频网络，对于频率为 f0 的信号选的信号选频能力最强，很易通过石英晶体而频能力最强，很易通过石英晶体而产生自激振荡。反馈系数取决于产生自激振荡。反馈系数取决于 C1 和和 C2 的比值，的比值，C1 还可微调振荡频还可微调振荡频率。反相器率。反相器 G2 用以整形，使输出用以整形，使输出 uO 为矩形脉冲，并可隔离外接负载为矩形脉冲，并可隔离外接负载对振荡电路的影响对振荡电路的影响 。 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器3. 并联石英晶体

38、振荡器并联石英晶体振荡器并联石英晶体多谐振荡器并联石英晶体多谐振荡器 二、石英晶体多谐振荡器二、石英晶体多谐振荡器3. 并联石英晶体振荡器并联石英晶体振荡器 G1 和和 G2 为为 CMOS 反相器，电阻反相器，电阻 R1 通常取通常取 1 30 M ； G1 组组成石英晶体多谐振荡器，输出频率成石英晶体多谐振荡器，输出频率 f =32768Hz 的脉冲信号；的脉冲信号； G2 为为整形电路，其输出整形电路，其输出 32768Hz 的矩形脉冲经的矩形脉冲经 15 级由边沿级由边沿 D 触发器组触发器组成的分频电路后，成的分频电路后，FF15 的的 Q15 端输出稳定度很高的端输出稳定度很高的

39、1Hz 秒脉冲作为秒脉冲作为计时用的基准信号计时用的基准信号 。秒秒信信号号发发生生器器本 章 小 结555 定时器是一种用途很广的多功能电路，定时器是一种用途很广的多功能电路，只需外接少量的阻容元件就可很方便地组成只需外接少量的阻容元件就可很方便地组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，等，使用方便灵活，有较强的驱动负载的能使用方便灵活，有较强的驱动负载的能力，获得了广泛的应用。力，获得了广泛的应用。施密特触发器有两个稳态状态，而每个稳定状态都是依施密特触发器有两个稳态状态，而每个稳定状态都是依靠输入电平来维持的。当输入电压大于正向阈值电压靠输入电平来维持的。当输入电压大于正向阈值电压UT+时，输出状态转换到另一个稳定状态；而当输入电时，输出状态转换到另一个稳定状态；而当输入电压小于负向阈值电压压小于负向阈值电压UT-时，输出状态又返回到原来