数字逻辑与数字系统之脉冲波形的产生和整形

1、（6-1）电子技术电子技术数字电路部分数字电路部分第六章第六章 脉冲波形发生器和整形电路脉冲波形发生器和整形电路（6-2）第六章第六章 脉冲波形发生器与整形电路脉冲波形发生器与整形电路6.1 555定时器极其应用定时器极其应用 6.3 连续矩形脉冲波的产生连续矩形脉冲波的产生6.2 单脉冲的产生单脉冲的产生6.4 单稳态触发器单稳态触发器6.5 555定时器的原理和应用定时器的原理和应用（6-3）6.1 555定时器极其应用定时器极其应用555555定时器的优点：定时器的优点：1）定时的精度、工作速度和可靠性高；2）使用的电源电压范围宽，从 2V 18V，能 和数字电路直接连接；3）有一定的输

2、出功率，可驱动微电机、指示 灯、扬声器等；4）结构简单，使用灵活，用途广泛。（6-4）用途：用途：可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、检测电路、电源变换电路、频率变换电路。（6-5）6.1.1 555定时器的结构及工作原理定时器的结构及工作原理控制电压控制电压复位控制复位控制置位控制置位控制放电端放电端DIS地地GNDGNDDIS（6-6）1.电路结构共有 8 条腿。1）比较器由运算放大器组成。作用：将输入的模拟电压和基准电压进行比较。 输入为模拟信号，输出为数字信号。（6-7）+VAVBUfUiVO同相比较器：同相比较器： Ui Uf ， VO =1（ VA VB） Ui Uf ， V

3、O =0（ VA Uf ， VO =0 Ui 1/3 VCC) )。 当当 uC 2/3 VCC 时，满足时，满足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因因此此 uO 为低电平，为低电平，V 导通，电容导通，电容 C 经放经放电管电管 V 迅速放电完毕，迅速放电完毕，uC 0 V。这时这时TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持保持低电平不变。因此，低电平不变。因此，稳态时稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。为低电平。充电充电工作原理工作原理 导通导通放电放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31Vu

4、ItWIVCC0VUOLUIH（6-17） 2. 触发进入暂稳态触发进入暂稳态 ( (二二) )工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC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( (应应 1/3 VCC ) )时，使时，使 TR = UIL1/3 VCC而而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此，因此 uO 跃变为跃变为高电平，进入暂稳态高电平，进入暂稳态，这时放电管，这时放电管 V截止，截止，VCC 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。UILUOH充电充

5、电（6-18）工作波形与参数估算工作波形与参数估算 （6-19）uOuIVCC0uC02VCC/ 3VCCuO三、主要参数三、主要参数1. 输出脉冲宽度输出脉冲宽度 twtwuC（0+） = 0,uC（ ） = VCC ,uC（tw） = 2VCC / 3)()()0()(lnW1WtuuuutCCCC RCRC1 . 13ln 62784153555RC+VCC0.01 FuI+uCtCCCCeuuuu)()0()(（6-20）电路组成及工作原理电路组成及工作原理工作原理工作原理CC32VCC31V uItUOH uOtUOLCCVOOuI 上升时与上升时与 2VCC/3 比比uI 下降时与

6、下降时与 VCC/3 比比6.1.3 6.1.3 用用555555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器（6-21）滞回特性及主要参数滞回特性及主要参数( (一一) ) 滞回特性滞回特性OuIuOUOHUOLCC31VCC32VuI 增大增大时与时与上限阈上限阈值值比比特点特点:uI 减小减小时与时与下限阈下限阈值值比比上限阈值电压上限阈值电压( (二二) ) 主要静态参数主要静态参数回差回差电压电压CCT32VU下限阈值电压下限阈值电压CCT31VU回差电压回差电压 UT = UT+ UT（6-22）6.1.4 555 定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器+VCCuOQ&

7、;1TDR1R2CuCCC32VCC31V uCtUOH uOtUOL一、电路组成和工作原理一、电路组成和工作原理 6278 4153555R1C1+R2C2+VCC（6-23）二、振荡频率的估算和占空比可调电路二、振荡频率的估算和占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC1. C 充电时间充电时间 tw1uC（0+） = VCC / 3, uC（ ） = VCC)()()0()(lnWWtuuuutCCCC 2lnln1CC32CCCC31CC11 VVVVtWCRRt）（21W17 . 0 充电时间常数充电时间常数 1= （R1+R2）C2. C 放电时间放电时间 tw2

8、2ln2W2 t可求得可求得: :CRt2W27 . 0 放电时间常数放电时间常数 2 = R2C（一一） 振荡频率的估算振荡频率的估算（6-24）3. 振荡频率振荡频率 f uCCC32VCC31VtUOH uOtUOLtw1tw2Ttw1= 0.7 ( (R1+R2) Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7（R1+2R2）C振荡周期：振荡周期：振荡频率：振荡频率：CRRCRRTf）（）（2121243. 127 . 011 占空比：占空比：CRRCRRTtq）（）（2121W127 . 07 . 0 002121502 RRRR（6-25）（二）（二） 占空比可调电路占空比可调电路627

9、84153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CCRRCRTtq）211W17 . 07 . 0(7 . 0 211RRR T = 0.7（R1+R2）C（6-26）6.5 555定时器的原理和应用定时器的原理和应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集定时器是将模拟电路和数字电路集成于成于 一体的电子器件。它使用方便一体的电子器件。它使用方便, ,带负带负载能力较强载能力较强, , 目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。 6.5.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部定时器的内部电路包括以

10、下几部分分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器两个电压比较器: A1、A2 ;一个一个 RS 触发触发器器; 一个反相器和一个晶体管一个反相器和一个晶体管T等等。具体。具体的的 结构见后图。结构见后图。（6-27）(3) 多谐振荡器多谐振荡器: 简易电子琴电路简易电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC /32VCC /3首先说明如何用首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器:0tuo输出波形输出波形（6-28） 设电容设电容C C 原先未充电原先未充电, , 故故 TH = = TR

11、 VCC / /3 , , 此时此时 uo = 1 , = 1 , 555内的晶体内的晶体管管 T T 截止截止 , , 电源通过电源通过 R1 和和 R2 对电容对电容 C 充电。充电。uC0tVCC /32VCC /30tuo 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC /3 之前之前, uo 保持保持 1 不变。不变。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC（6-29）uC0tVCC /32VCC /30tuouC一旦充至一旦充至2VCC /3，则，则 TH = TR =2VCC /3 、uo由由1翻转翻转为为 0 。同时。同时555内的晶体管内的晶体管 T 导通导通,电

12、容电容 C 经经 R2 、T放放电电, 一直至一直至VCC /3 ，使得，使得uo 回到回到 1 , 进入循环进入循环 .t1t2t3 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC /3 之前之前, uo 保持保持 1 不变。不变。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC（6-30）0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2输出方波的输出方波的周期周期 T的计算的计算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC（6-31）0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2如何改变方波的占空比？如何改变方波的占空比？改变充放电回路的时间常数即可。改变充放电回路的时间常数即可。 充电时间常数充电时间常