电子技术基础数字部分课件第八章

1、脉冲信号：指突然变化的电压或电流。脉冲信号：指突然变化的电压或电流。脉冲电路的研究重点：波形分析。脉冲电路的研究重点：波形分析。数字电路的研究重点：逻辑功能。数字电路的研究重点：逻辑功能。 获得脉冲波形的方法主要获得脉冲波形的方法主要有两种：有两种：1 1利用脉冲振荡电路产生；利用脉冲振荡电路产生；2 2是通过整形电路对已有的是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换，使之符波形进行整形、变换，使之符合系统的要求。合系统的要求。 常见的脉冲波形图常见的脉冲波形图 几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及其主要应用简介）其主要应用简介）1.1

2、.RCRC电路电路：对矩形波进行微分、积分变换，或作脉冲分：对矩形波进行微分、积分变换，或作脉冲分 压器；压器；2.2.施密特触发器施密特触发器: :主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下 降沿都很陡峭的矩形脉冲；降沿都很陡峭的矩形脉冲；3.3.单稳态触发器单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲 变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；4.4.多谐振荡器多谐振荡器：产生矩形脉冲；：产生矩形脉冲；5.5.555555定时器定时器。8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8.4.1 555

3、定时器定时器8.4.2 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8.4.3 用用555定时器组成定时器组成单稳态触发器单稳态触发器 8.4.4 用用555定时器定时器组成组成多谐振荡器多谐振荡器8.4 555定时器及其应用定时器及其应用为为数字数字模拟混合模拟混合集成电路。集成电路。可产生精确的时间延迟和振荡，内部有可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3 3个个5K5K的电阻分压器，故称的电阻分压器，故称555555。在波形的产生与变换、测量与控制、家用电在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。 各公司生产的

4、各公司生产的555555定时器的定时器的逻辑功能逻辑功能与与外引线外引线排列排列都完全相同。都完全相同。 双极型产品CMOS产品单555型号的最后几位数码5557555双555型号的最后几位数码5567556优点驱动能力较大低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围516V318V负载电流可达200mA可达4mA8.4 555定时器及其应用定时器及其应用电阻分压器电阻分压器电压比较器电压比较器基本基本SR锁存器锁存器输出缓冲反相器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管集电极开路输出三极管 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5

5、k &1RDVCC (8)G1、电路、电路 结构结构8.4.1 555定时器定时器（1） 电阻分压器 由3个5k的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G（2） 电压比较器C1和C2。当UU时， UC输出高电平，反之则输出低电平。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G V VICIC为控制电压输入端。为控制电

6、压输入端。当当V VICIC悬空时，悬空时，C C1 1,C,C2 2 基准电压分别为基准电压分别为2/3V2/3VCCCC和和1/3V1/3VCCCC。当当V VICICU UCOCO时，时， C C1,1,C C2 2 基准电压分别为基准电压分别为U UCOCO和和1/21/2U UCOCO。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G VI1称为高触发端称为高触发端( (阈值输入端阈值输入端) )，VI2称为低触发端（触发称为低触发端（触发输入端）。输入端）。 TvovICvI

7、1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （3） 基本RS触发器R RD D是低电平有效的复位输入端。是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使正常工作时，必须使R RD D处于高电平。处于高电平。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （4） 放电管T T T是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。 输出为输出为0 0时，时，

8、T T导通，输出为导通，输出为1 1时，时，T T截止。截止。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （5）缓冲器 缓冲器由缓冲器由G G和与门构成，用于提高电路的负载能力。和与门构成，用于提高电路的负载能力。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD &a

9、mp; & & 1 G vO 不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电放电管管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输 出出输输 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V Q2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO 不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电放电管管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(V

10、I1)输输 出出输输 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V Q8.4.2 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 主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波。波。 特点：特点：电路有电路有两种稳定状态两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。电压传输特性特殊，电路有电压传输特性特殊，电路有两个转换电平两个转换电平（上限触发（上限触发转换电平转换电平U UT+T+和下限触发转

11、换电平和下限触发转换电平U UT T）。）。状态翻转时有正反馈过程，从而输出状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭边沿陡峭的矩形的矩形脉冲。脉冲。 8.4.2 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 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G (3) vO vI如何改变回差电压如何改变回差电压? vI VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O t t vO O VCC/3 vI 2VCC/3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 VCC VCC1 8 4 555 6 2 vI R vO

12、2 vO1 VIC 0.01 F 7 3 5 1 1 1）波形变换波形变换 t 1 3 VC C 2 3 VC C vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_2）脉冲整形）脉冲整形 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波波形畸变形畸变，或者，或者边沿产生振荡边沿产生振荡等。通过施密特触发器等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。 波形波形畸变畸变边沿边沿振荡振荡 1 v vo ov vI I o VT+ vO VOH VOL VT- 合理选择回差电压，可消除

13、干扰信号。合理选择回差电压，可消除干扰信号。 vI O vO O vO O VT2 VT1 t t t 3) 消除干扰信号消除干扰信号4）脉冲鉴幅）脉冲鉴幅 将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些入端，只有那些幅度大于幅度大于U UT+T+的脉冲才会在输出端产生输出信的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。 VT- vI 0 VT+ 0 t vO VO H VO L 0 o VT+ vO VOH VOL VT- - vI 8.4.3 用用555定时器定时器组成

14、组成单稳态触发器单稳态触发器 1、电路、电路VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI外加触发信号，电路转换到暂态，输出为外加触发信号，电路转换到暂态，输出为1触发信号消除后，电容充电电路自动转换到稳态输出为触发信号消除后，电容充电电路自动转换到稳态输出为0没有触发信号时没有触发信号时( i )电路处于稳态，电路处于稳态，输出为输出为0 0 13VCCVCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5

15、k v O T S R RD & & & 1 G vO vI VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 4 4、）工作波形及输出脉宽的计算、）工作波形及输出脉宽的计算 vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t vI O t 8 4 2 5 3 7 6 vI 1 vIC C vO R VCC 1) 1) 脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器工作波形工作波形 vIC O VCC VCC 2 3 VCC 1 3 t vO O t 555组成的单稳态的应用组成的单稳态的应用:2) 2) 脉冲

16、延时脉冲延时单稳电路的延时作用 如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳电路来实现。实现。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延迟了的下降沿延迟了tw的时间。的时间。 3)3)脉冲定时脉冲定时 单稳态触发器能够产生一定宽度单稳态触发器能够产生一定宽度t tw w的矩形脉冲，利用这的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在个脉冲去控制某一电路，则可使它在t tw w时间内动作时间内动作( (或者不或者不动作动作) )。 脉冲定时8.4.4 用用555定时器定时器组成组成多谐振荡器多谐振荡器1 1多谐振荡器多谐振荡器没有稳定状态没有稳定状态，只有

17、两个暂稳态。，只有两个暂稳态。2 2通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生替，从而产生自激振荡自激振荡，无需外触发。，无需外触发。3 3输出周期性的输出周期性的矩形脉冲信号矩形脉冲信号，由于含有丰富的，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。谐波分量，故称作多谐振荡器。1 1、电路组成电路组成 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-2R1 1、）、）电路第一暂态，输出为电路第一暂态，输出为1 1。电容充电，电路转换到。电容充电，电路转换到第二暂态第二暂态, ,输出为输出为0 02 2、工作原理、工作原理2 2、）、）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-2R3、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 PLPH1