模拟电路与数字电路寇戈蒋立平(13章课件)

1、第第 13 13 章章 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形介绍多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器介绍多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器.多谐振荡器能直接产生脉冲信号多谐振荡器能直接产生脉冲信号;施密特触发器能对已有信号进行变换施密特触发器能对已有信号进行变换;单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时.13.1 555集成定时器集成定时器555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件子器件,通过外加少量的阻容元件通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路能构成多种用途的电路.1. 5G5

2、55定时器的电路结构定时器的电路结构1.分压器分压器2.比较器比较器3.RS锁存器锁存器4.三极管放电开关三极管放电开关5.输出缓冲器输出缓冲器组成：组成：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQOUT5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD2. 定时器的逻辑功能定时器的逻辑功能1）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 2）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 3）Vi11/3VCC当当RD=1时：时：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDV

3、oTD*Q的高低确定的高低确定TD 管是否导通。管是否导通。Vo=0Vo=1 Vo不变不变 特点：特点：5G555为双极型定时器，电源电压范围宽为双极型定时器，电源电压范围宽 （4.518V),输出电平能与输出电平能与TTL、CMOS电路兼容电路兼容.驱动电驱动电 流大，灌、拉电流可达流大，灌、拉电流可达200mA.称称TH为高电平触发端；为高电平触发端；TR低电平触发端。低电平触发端。13.2 施密特触发器施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性施密特触发器逻辑符号及电压传输特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo不带反相器不带反相器特点：特点：1）有两个稳定状态）有两个稳定状态

4、VOH和和VOL,但稳态要靠输但稳态要靠输 入输入输 出电平来维持；出电平来维持； 2）具有滞回电压传输特性。）具有滞回电压传输特性。13.2.1 用用555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器1. 电路组成电路组成8462153555VCCVoViVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD2.工作原理工作原理1) 当当Vi1/3VCC时时,VO=VOH;2) 当当1/3VCC Vi2/3VCC时时,VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCVT=

5、VT+ VT- =1/3VCC13.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般集成施密特触发器有多个品种，一般TTL集成施密特触发集成施密特触发器的上触发电平约在器的上触发电平约在1.7V左右，下触发电平约在左右，下触发电平约在0.9V左右；左右；CMOS集成施密特触发器的上、下触发电平和电源电压有集成施密特触发器的上、下触发电平和电源电压有关。关。13.2.3施密特触发器的应用施密特触发器的应用1. 波形变换波形变换ViVo 带反相器带反相器VitVOtVT+VT-002.脉冲整形脉冲整形ViVo 带反相器带反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鉴别幅度鉴别V

6、iVo 带反相器带反相器VitVOtVT+VT-0013.3 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器特点单稳态触发器特点:电路有一个电路有一个稳定状态稳定状态,一个一个暂稳定暂稳定状态状态.在在没有外界触发信号作用没有外界触发信号作用时时,电路处于稳定状态电路处于稳定状态;在在外外界信号作用界信号作用下下,电路由稳态转换为暂稳态电路由稳态转换为暂稳态,经过一段时间经过一段时间,电电路路自动自动返回到稳定状态返回到稳定状态. 单稳态触发器常用于脉冲的单稳态触发器常用于脉冲的整形整形、定时定时和和延时延时。13.3.1 由由555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器1.电路组成电路组成

7、VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.11)当当Vi为高电平并稳为高电平并稳 定一段时间后，定一段时间后，Q端一端一 定为定为1(Q为为0); (为什么为什么)2)当当Vi来一个较短的负来一个较短的负 脉冲后脉冲后, Q端改变状态端改变状态, 并经过一段时间后并经过一段时间后(这这 时时Vi已返回已返回1),Q自动自动 返回到返回到1)的状态的状态. (为什么为什么)2. 工作原理工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的负脉冲宽度要小于的负脉冲宽度要小于tw tw1.1RCVoVCC

8、+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.113.3.2 用施密特触发器构成单稳态触发器用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脉冲宽度应大于的正脉冲宽度应大于tw tw=RCln(VDD/VT-)13.3.3 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 集成单稳态触发器有多个品种集成单稳态触发器有多个品种,包括包括TTL电路和电路和CMOS电路电路.1&1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表功能表 A1 A2 B Q

9、Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0例例:74121单稳态触发器单稳态触发器1&1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC两种连接方法：两种连接方法：tw0.7RextCext13.3.4 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1.脉冲整形脉冲整形ViV0tt001&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脉冲的延时脉冲的延时1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&

10、amp;1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脉冲的定时脉冲的定时1&1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一个测频的例子一个测频的例子13.4 多谐振荡器多谐振荡器 能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路. 多谐振荡器没有稳态多谐振荡器没有稳态,有两个暂稳态有两个暂稳态.13.4.1 用用555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&a

11、mp;QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf R21.电路组成电路组成VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作原理工作原理占空比占空比:正脉宽正脉宽T1与周与周 期期T之比之比T1R1+R2q=q= T= =R1+2R2Q=0,TD截止截止,VCC R1 R2 C充电充电,VC按指数规律按指数规律 上升上升

12、;2) 当当VC略大于略大于2/3VCC，输出，输出Vo 由由1转换为转换为0；4) 当当VC降至略低于降至略低于1/3VCC，输出，输出Vo 由由0转换为转换为1。3) Q=1,TD导通导通,CR2 TD放电放电， VC按指数规律下降按指数规律下降； 555构成振荡器电路简单构成振荡器电路简单,频率易于调节灵敏度较高频率易于调节灵敏度较高; 上述电路占空比上述电路占空比q=T1/T衡大于衡大于0.5,调节不方便调节不方便. 555构成振荡器频率振荡低构成振荡器频率振荡低(一般不超过几百一般不超过几百KHz),且频且频率稳定度不高率稳定度不高. 该电路特点该电路特点3.改进电路改进电路VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比占空比:T1R1q=q= T= =R1+R2当当R1=R2时时, q=1/2q=1/2当当R1R2时时, q1/2q1/2当当R1R2时时, q1/2q1/213.4.2 用施密特触发器构成多谐振荡器用施密特触发器构成多谐振荡器VCVoCRVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T213.4.3 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 石英晶体多谐振荡器的主要特点为频率稳定高石英晶体多谐振荡器的主要特