第九章脉冲波形的产生和整形ppt课件

1、多谐振荡器又称矩形波发生器。多谐振荡器又称矩形波发生器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。一最简单的环形振荡器一最简单的环形振荡器 利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器单的环形振荡器:&321uo3uo2uo1一一. 门电路构成的多谐振荡器门电路构成的多谐振荡器9.1 多谐振荡器多谐振荡器&321uo3uo2uo1 设设 uo3 的初始形状为的初始形状为0:010101 用波形图来表示用波形图来表示,那么那么

2、为为:uo30t优点优点: 电路构造简单电路构造简单,所用元件少。所用元件少。缺陷缺陷: 频率太高频率太高,并且不可调整。并且不可调整。123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1 在原电路的根底上添加在原电路的根底上添加RC延时电路延时电路,便可以抑制上图的缺乏便可以抑制上图的缺乏: 下面将结合它的任务波形阐明其任务下面将结合它的任务波形阐明其任务原理原理:二二RC环行振荡器环行振荡器0tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2假设：开场时假设：开场时uo=0电容上的电流，电容上的电流，uA下降下降uAUT时，时，uo不反转。不反转。0tu

3、o0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2当当uA=UT时，时，uo反转，反转，uo1、uo2也一同反转。也一同反转。123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUT 由于电容电压不能由于电容电压不能 突变突变,当当uo1 发生下跳发生下跳时时,uA有一突变。有一突变。U123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTUUo1uo2，电容充，电容充电电,uA上升。上升。只需只需uAUT，uo就不反转。就不反转。123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU当当uA=UT

4、时，时，uo、uo1、uo2反转反转123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于由于uo1上跳，电容上跳，电容电压不能突变，所以电压不能突变，所以uA上跳，然后上跳，然后uA开开场下降场下降电流方向电流方向123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU输出信号的周期近似为输出信号的周期近似为:T = 2.2 RC& R1 C2 R2C1uof(a) 石英晶体多谐振荡器(b) 石英晶体阻抗频率特性0Xf0电容性电感性( (三、石英晶体多谐振荡器三、石英晶体多谐振荡器电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能

5、任务在线性放大区。对TTL反相器，常取R1R2R0.7 k2k，而对于CMOS门，那么常取R1R2R10k100k；C1C2C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。9.2 单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。单稳态触发器简称单稳。 它的突出特点是它的突出特点是: 输出端只需一个稳定形输出端只需一个稳定形状状, 另一个形状那么是暂稳态另一个形状那么是暂稳态.参与触发信号参与触发信号后后,它可以由稳定形状转入暂稳态它可以由稳定形状转入暂稳态,但是但是 , 经过经过一定时间以后一定时间以后,它又会自动前往原来的

6、它又会自动前往原来的 稳定形稳定形状。状。稳定形状稳定形状稳定形状稳定形状暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动前往自动前往学习的重点学习的重点:为什么会自动前往为什么会自动前往?需多少时间需多少时间?uiCuA1(a) 电路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11、微分型单稳态触发器1没有触发信号时电路任务在稳态当没有触发信号时，ui为低电平。由于门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路不断处于这个形

7、状：uo11，uo20。0011uiCuA1(a) 电路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11102外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反响到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种形状是不能长久坚持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。uiCuA1(a) 电路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD000

8、0tP100113电容充电使电路由暂稳态自动前往到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通任务管对C充电，随着充电的进展，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号曾经过去，G1的输出形状只由uo2决议，所以G1又前往到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。脉冲宽度：tp=0.7RC2 集 成 单 稳 态 触 发 器 (a) 74121 的引脚排列图 14 13 12 11 10 9 874121 1 2 3 4 5 6 7 Rext/C

9、extVCC NC NC Cext Rin NC Q NC TR- TR-B TR+ Q GNDTR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+是上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个形状互补的输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的衔接端，外接定时电阻RR=1.4k40k接在VCC和Rext/Cext之 间 ， 外 接 定 时 电 容CC=10pF10F接在Cext正和Rext/Cext之间。74121内部已设置了一个2k的定时电阻，Rin是其引出端，运用时只需将Rin与VCC衔接起来即可，不用时那么应将Rin开路。74121的输出脉冲宽度：tp0.7RC 14

10、13 12 11 10 9 874122 1 2 3 4 5 6 7(b) 74122 的引脚排列图 TR- TR-B TR+A TR+B RD Q GND Rext/CextVCC NC Cext NC Rin QTR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个形状互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件运用的 ， 外 接 定 时 电 阻RR=5k50k、电容C无限制的接法与74121一样。RD为直接复位输入端，低电平有效。当定时电容C1000pF时，74122的输出脉冲宽度：tp0.32R

11、C0tv0vt2. 脉冲定时脉冲定时 使某电路在使某电路在Tw时间内动作或不动作时间内动作或不动作VOVAVBVBVAVOTWTWTWttVOVO00t1t29.3 施密特触发器施密特触发器RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRRRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V 18VRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR 三个电阻三个电阻构成的

12、分压器构成的分压器给给 两个比较器两个比较器提供基准电压提供基准电压: A1 的为的为 2VCC / 3 , A2 的为的为 VCC / 3 。 首先讨论上图中加彩色部分的首先讨论上图中加彩色部分的电路的任务原理。电路的任务原理。101000阈值端阈值端触发端触发端THTRRS比较的结果比较的结果2VCC / 3小于小于2VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于大于大于2VCC / 3SR+-A1A2VCCTHCOTR876521RRR阈值端阈值端触发端触发端晶体管晶体管TRSQuo100100坚持坚持0110坚持坚持坚持坚持导通导通截止截止RS

13、Q1001000101坚持坚持 坚持坚持Q11制止制止制止制止RS 触发器功能表触发器功能表附录附录:VCCTHCOTRDuoRD31RSQQ+-A1A2T876452RRR 综合以上的综合以上的分析结果分析结果,便可得便可得到到555的功能表的功能表:阈值端阈值端触发端触发端THTR2VCC / 3VCC / 3大于大于大于大于2VCC / 32VCC / 3VCC / 3VCC / 3小于小于小于小于小于小于大于大于坚持坚持坚持坚持RD晶体管晶体管Tuo0111001导通导通导通导通截止截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT555定时器的运用定时器的运

14、用(1). 双稳态触发器双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。微电机起动停车控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机微电机555S1 : 起动按钮起动按钮S2 : 停车按钮停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机微电机555uo阈值端阈值端触发端触发端THTR大于大于小于小于小于小于小于小于坚持坚持坚持坚持RD晶体管晶体管Tuo011101导通导通导通导通截止截止VCC /3VCC /32VCC /32VCC /3 仅按下起动按钮仅按下起动按钮 S1 , 那么那么 TR VCC / 3 ; 未按未按 S2 , 当然当然 TH VCC / 3 , TH

15、 2VCC / 3 , 未按 S1 , 当然TR VCC / 3 , 这时 uo = 0 , 电机停顿运转。 假设松开 S2 , 电机仍不转动 。(2). 单稳态触发器单稳态触发器: 洗相曝光定时器洗相曝光定时器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS假设假设S翻开翻开 , 那么那么 ui = 1 ;假设假设S合上合上 , 那么那么 ui = 0 。0t0t0tuiuCTuo2VCC /3TW48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS假设假设S翻开翻开 , 那么那么 ui = 1 ;假设假设S合上合上 , 那么那么 ui = 0。0tuiTH 2VCC /3 , TR V

16、CC /3 按钮按钮 S 处于翻开形状时：处于翻开形状时：uo = 0 , 555内的管内的管T导导通通 , 电容电容 CT 被短路被短路, TH =0.3V 。0tuCT2VCC /30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo按一下按一下 S , TR VCC ,已有已有 TH 2VCC /3 , 且已且已 有有 TR VCC /3 , uo = 0 ; 555内的晶体管内的晶体管T也由截也由截止变成导通止变成导通 , 电容电容CT 迅迅速放电而变成速放电而变成 0V。0tui0tuCT2VCC /30tuo48162357uouiV

17、CCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo 由以上过程可以看出由以上过程可以看出 : 按钮每按动一次按钮每按动一次 , uo 便便输出一个正脉冲输出一个正脉冲,其宽度其宽度 TW 由由 RT CT 决议决议 。48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ红红白白D1D2按一下按一下按钮按钮 S未按未按uo0J的线圈的线圈不通电不通电J 的结点的结点不动作不动作红灯红灯 白灯白灯亮亮灭灭1通电通电闭合闭合亮亮灭灭红灯亮的时间即为曝光时间红灯亮的时间即为曝光时间 TWTW = 1.1 RT CT(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481

18、62357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3首先阐明如何用首先阐明如何用555 定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器:输出波形输出波形48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC 设电容设电容C 原先未充电原先未充电, 故故 TH = TR 2VCC /3 , 立刻立刻 uo = 0 , 同时同时555内内的管的管 T 导通导通,电容电容 C 经经 R2 7# T1# 放电放电, 不断至不断至VCC /3 , 使得使得uo 回到回到 1 , 进入循环进入循环 .t1t2t348162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3T1 T2输出方波的周期输出方波的周期 T的计算的计算:T = T1 + T2 = 0.7 (