脉冲波形的变换与产生

1、9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 4. 4.掌握由掌握由555555定时器组成的多谐、单稳、施密特定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。触发器电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。 1. 1.正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。触发器的电路组成及工作原理。 2. 2.掌握多谐、单稳、施密特触发器掌握多谐、单稳、施密特触发器MSIMSI器件的逻器件的逻辑功能及主要指标计算。辑功能及主要指标计算。3.3.掌握掌握555555定时器

2、的工作原理。定时器的工作原理。教学基本要求教学基本要求9. 9. 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态；电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态；单稳态触发器的工作特点：单稳态触发器的工作特点： 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态； 由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持，延时环节的作用，暂稳态不能长保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间经过一段时间后，电路会自动返回到

3、稳态。暂稳态的持续时间仅与仅与RC参数值有关。参数值有关。9.1 9.1 单稳态触发器单稳态触发器9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发单稳态触发器不可重复触发单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用用555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同按电路形式不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类工作特点划分工作特点划分9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 v

4、d vO1 vO G2 G1 C R VDD vI vI2 vC Rd Cd CMOS与非门构成的微分与非门构成的微分型单稳态触发器型单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分或非门构成的微分型单稳态触发器型单稳态触发器 稳态为稳态为1正脉冲触发正脉冲触发稳态为稳态为0负脉冲触发负脉冲触发 9.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器用门电路组成的微分型单稳态触发器 1. 1.电路原理电路原理9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部RC电路的分析：“电容两端电压不能突变电容两端电压不能突变”微分电路积分电路9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部

5、qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC Rd Cd vd 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态： o =0 c =0a)没有触发信号时，没有触发信号时， I=0设定设定CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压2THDDVV 2. 以以CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器为例或非门构成的微分型单稳态触发器为例 001019.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC Rd Cd vd 00101b)b)外加触发信号外加触发信

6、号 d d =VTH时时,产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vO vI vO1 vI2迅速使迅速使 o1 = 0 o =111010电路进入暂稳态电路进入暂稳态 电容充电电容充电 I29.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC Rd Cd vd 11010c)c)电容充电电容充电, ,电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态 I2 I2 =VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0电容放电电容放电 c

7、=000101tw9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 tw0.7RC （1） 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw(2) 恢复时间恢复时间tre tre 35 (3) 最高工作频率最高工作频率 fmax 3. 主要参数的计算主要参数的计算 vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC CvC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RC ln2rew11ttTf

8、minmax 9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部9.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器(a)v vO Ov vI It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发没有被重复触发没有被重复触发触发触发恢复恢复未触发未触发触发触发再触发再触发恢复恢复被重复触发被重复触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 G2 A2 G1 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 Cext Rint 5 Q Q A1 a B 4 3 10 6 9 1 11 VCC

9、 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74121Rext：外接电阻：外接电阻Cext：外接定时电容：外接定时电容稳态：稳态：Q=0暂态：暂态：Q=1输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tw0.7RC 0封锁封锁触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器输出缓冲电路输出缓冲电路Rext00不会被再次触发不会被再次触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部74121功能表功能表 HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L逻辑功能表逻辑功能表不可触发，保持稳态不变不可触发，保持稳态不

10、变A1、A2中有一个或两个为低电平，中有一个或两个为低电平，在在B端输入上升沿时电路被触发端输入上升沿时电路被触发B 和和A1、A2、 中有一个或两个为高中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发时电路被触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部（a）使用外接电阻）使用外接电阻 Rext （下降沿触发）（下降沿触发）（b）使用内部电阻）使用内部电阻 Rint （上升沿触发）（上升沿触发）9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部2. 可重触发单稳态触发器可

11、重触发单稳态触发器MC14528 功能：功能：（2）RD =1时，a、TR+=H，TR- ，输出（1）RD =0时，清0，Q=0清除禁止禁止单稳单稳b、TR-=L，TR+ ，输出9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部9.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1. 定时定时 该电路可用于频率计该电路可用于频率计 vO 与与门门 vA vB tW 单稳态单稳态 触发器触发器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t 9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部 A1 Rext/

12、 Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延时延时9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部3. 组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。才可消除噪声。 如用如用 I作为下降沿触发的计数器触发脉冲，干扰加入

13、会造作为下降沿触发的计数器触发脉冲，干扰加入会造成计数错误。成计数错误。 C R VCC Cext Rext/Cext 7412A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部9.2 9.2 施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器电压传输特性电压传输特性及工作特点：及工作特点： 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。定电压值时，输出电压会发生突变。 电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路电路有两个阈

14、值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压的阈值电压分别是正向阈值电压(VT+)和负阈值电压和负阈值电压(VT-) 。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 O vI vo VT VT+ VOH VOL oVT+ vO VOH VOL VT- - vI vI vO vI vO 9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部1. 电路组成电路组成2. 工作原理工作原理9.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器O11I212I1vRRRvRRRv2 电路中电路中R1 R2根据

15、叠加原理根据叠加原理 假定：反相器的阈值电压假定：反相器的阈值电压 2THDDVV vIt G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部vItO11I212I1vRRRvRRRv2 (1) I由由0V开始上升开始上升只要只要 I1 2/3VCC01010通通充电R1 R2 C放电 C R2 C)(-CCV-1R-2R TC1C2+-+(4)RS5 k 5 k 5 k RDVCC(8)(1)(2)(5)(6)(7)vovo9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部3、工作波形与振荡频率计算工作波形与振荡频率计算tPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C PLPH1211.43(2)fttRR C VCC vC v0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1 R2 vC VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O tP