LJH第章脉冲波形的产生和整形ppt课件

1、教学内容：教学内容：10.1 10.1 概述概述作业【题作业【题10.1】【】【10.20】本章教学要求：本章教学要求：(1)了解了解555定时器任务原理定时器任务原理(2)掌握用掌握用555构成施密特、单稳、多构成施密特、单稳、多谐谐 3种电路的方法种电路的方法(3)掌握上述掌握上述3种电路的参数计算种电路的参数计算矩形脉冲的主要参数：矩形脉冲的主要参数：脉冲周期脉冲周期T；脉冲频率：脉冲频率：脉冲幅度脉冲幅度VM；脉冲宽度脉冲宽度tW；上升时间上升时间tr；下降时间下降时间tf；三种脉冲电路：施密特触发器；单稳态触发器；三种脉冲电路：施密特触发器；单稳态触发器；多谐振荡器。功能多谐振荡器。

2、功能:产生产生CLK信号或对信号或对CLK信号进展整形。信号进展整形。 每种电路都有三种构成方式：集成；用门电路构成；用每种电路都有三种构成方式：集成；用门电路构成；用555电路构成。电路构成。本章只引见用本章只引见用555电路构成的脉冲电路。电路构成的脉冲电路。f = 1/T占空比占空比q：q=tw /T .1. 施密特触发器特殊的门电路施密特触发器特殊的门电路 可参见可参见457页页特点特点1：有两个阈值电压。如电压传输特性曲线：有两个阈值电压。如电压传输特性曲线：VT- VT+VT滞回特性滞回特性 如右图：输入信号从低电平上升的过程中，电路形状转换时如右图：输入信号从低电平上升的过程中，

3、电路形状转换时对应的输入电平对应的输入电平(VT+)，与输入信号从高电平下降过程中对应的，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同输入电平不同(VT-) 。 特点特点2：输出电压波形的边沿很陡。：输出电压波形的边沿很陡。普通反相器普通反相器 施密特反相器施密特反相器负向阈值负向阈值电压电压正向阈值正向阈值电压电压2. 单稳态触发器：输出包括一个稳态和一个暂稳态简称暂态单稳态触发器：输出包括一个稳态和一个暂稳态简称暂态.tWtW3. 多谐振荡器：输出包括两个暂稳态，交替构成延续的脉冲信号。多谐振荡器：输出包括两个暂稳态，交替构成延续的脉冲信号。暂稳态暂稳态暂稳态暂稳态暂稳态暂稳态稳态稳态V

4、oVoVI 555 555定时器是数字模拟混合集成电路。定时器是数字模拟混合集成电路。 可构成施密特触发器、单稳态触发器或多可构成施密特触发器、单稳态触发器或多谐振荡器。谐振荡器。运用：定时、检测、控制、报警等方面。运用：定时、检测、控制、报警等方面。 集成集成555555定时器由于其内部有定时器由于其内部有3 3个精细的个精细的5K5K电电阻而得名。阻而得名。集成集成555555定时器详细元件简介定时器详细元件简介 555555定时器的封装普通有两种：定时器的封装普通有两种： 八脚圆形封装八脚圆形封装 八脚双列直插式封装。八脚双列直插式封装。 10.5.1 555定时器的电路构造与功能定时器

5、的电路构造与功能V+V- V0=1V+低低(0)导通导通1坚持坚持Vcc32坚持坚持高高(1) 截止截止11Vcc32VCC31高高(1)截止截止555电路的功能：电路的功能：VI1和和VI2影响电路形状。影响电路形状。VCC31R =0S=10低低导通导通VI1VI2(Q)VoTDRDR =1S=1R =0S=0R =1S=0VCC / 32VCC / 3RS二阈值电压：二阈值电压：VR1=2VCC / 3 VR2=VCC / 3 VI2VI110.5.2 构成施密特触发器构成施密特触发器Schmitt Trigger0.01uF二六搭一二六搭一VIV0VI1和和VI2相连。相连。8 462

6、1 53VccIvOv1VCC31低低(0)导通导通1Vcc32坚持坚持高高(1) 截止截止11Vcc32VCC31高高(1)截止截止VCC310低低导通导通VI1VI2(Q)VoTDRDV VI It tV VT+T+V VT-T-=2V=2VCCCC/3/3=V=VCCCC/3/3输出输出1-0：VI=2VCC/3VI=VCC/3输出输出0-1：VI上升和下降时，上升和下降时，输出的形状变化。输出的形状变化。详细分析详细分析:VCC5 55 55 5功功能能表表坚持坚持回差电压回差电压：VT = 1/3VCC 负向阈值电压负向阈值电压 VT-正向阈值电压正向阈值电压 VT+(1)(2)(3

7、)(4)(5)留意：留意： Vco端外接一电压源端外接一电压源Vco时：时： VT+ = Vco VT- = 1/2Vco VT = 1/2Vco1.波形变换波形变换; 2.脉冲整形脉冲整形; 3.脉冲鉴幅脉冲鉴幅10.2.3 施密特触发器的运用施密特触发器的运用脉冲整形脉冲整形脉冲鉴幅脉冲鉴幅P464波形变换波形变换 利用特点：输出电压波形的边沿很陡。利用特点：输出电压波形的边沿很陡。 利用特点：有两个阈值电压利用特点：有两个阈值电压tWtW暂稳态暂稳态稳态稳态VoVI1.输出有两个形状输出有两个形状稳态、暂稳态；稳态、暂稳态；2.在输入负脉冲作用下，电路触发，从稳态翻转到暂在输入负脉冲作用

8、下，电路触发，从稳态翻转到暂稳态，而后自动前往到稳态；稳态，而后自动前往到稳态；3.暂态维持时间暂态维持时间 (tw)取决于电路参数取决于电路参数, 与触发脉冲宽度和幅度无关。与触发脉冲宽度和幅度无关。负脉冲触发负脉冲触发高电平为暂态高电平为暂态低电平为稳态低电平为稳态七六搭一，上七六搭一，上R R下下C C 电路构造图电路构造图逻辑框图逻辑框图VIVCVIVCVCCtWtre三三 任务原理任务原理-稳态稳态1. VI=VIH=VCCVO=0 TD导通导通 VC=0V3.暂稳态暂稳态电容电容C充电充电 CV暂态4.自动前往自动前往VC =2/3 VCC VO=0 TD导通导通 C放电放电 VC

9、=0.分辨时间分辨时间td:td=tw+tre最小触发间隔最小触发间隔稳态触触发发VO=VOH TD截止，截止，VC=0V2.VI=VIL=0触发触发P493RSVoG3 G4G2恢复时间恢复时间:tre:tre()CCwCCTTCCCCCCCCV-0t= RClnV- V2VV3V-0RCln2V-V3= RCln3 = 1.1RC四任务参数四任务参数要求：要求：VI负脉冲宽度负脉冲宽度T 50%TR +2R10.5.4 555构成多谐振荡器构成多谐振荡器CCCCv ( )-v (0)t = RClnv ( )-V (t)RSVo充电充电放电放电占空比占空比: :112RqR +R充电回路充

10、电回路( (只只R1R1参与参与放电回路放电回路( (只只R2R2参与参与R1R2石英晶体多谐振荡器图石英晶体多谐振荡器图输出频率就是固有频率输出频率就是固有频率f0 f f0 0488石英晶振器件无源石英晶振器件无源石英晶体电抗的频率特性图石英晶体电抗的频率特性图f0f0称为固有频率。称为固有频率。石英晶振器件无源石英晶振器件无源运用广泛：对时钟频率精度要求高的场所。运用广泛：对时钟频率精度要求高的场所。举例：电子手表采用举例：电子手表采用32768Hz32768Hz的晶振，再进展的晶振，再进展 215 215分频得到分频得到1Hz1Hz信号信号, ,然后进展计数实现计时的。然后进展计数实现

11、计时的。有源晶振内部带振荡电路有源晶振内部带振荡电路本章教学要求：本章教学要求：(1)了解了解555定时器任务原理定时器任务原理(2)掌握用掌握用555构成施密特、单稳、多构成施密特、单稳、多谐谐 3种电路的方法种电路的方法(3)掌握上述掌握上述3种电路的参数计算种电路的参数计算8 4621 53VccIvOv555定时器运用小结定时器运用小结555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器CCTVV32CCTVV31回差电压：回差电压：CCTVV31555定时器接成单稳态触发器定时器接成单稳态触发器tw1.1RC负脉冲触发，脉冲宽度：负脉冲触发，脉冲宽度：555定时器接成多谐振荡器定时器接

12、成多谐振荡器振荡周期：振荡周期：T=0.69(R1+2R2)C第第10章作业题号章作业题号【10.1】【10.20】p497555定时器如何连成施密特定时器如何连成施密特FF、单稳态、单稳态FF、多谐振荡器？、多谐振荡器？10.2010.20延时电路延时电路RRDRRCCCC3-6v ( )-v (0)T = RClnv ( )-V (t)0-V= RCln= RCln310-V3= 91 10 25 10 F 1.12.5SCCDCCCCCCCCv ( )-v (0)T = RClnv ( )-V (t)V-0= RCln= RCln32V-V3用电阻两端电压计算时间更方便一些！用电阻两端电

13、压计算时间更方便一些！21习题解答习题解答问图问图10.5.4中单稳态触发器对输入信号的宽度能否有有限制？中单稳态触发器对输入信号的宽度能否有有限制？答：有限制，不能长于暂稳态的长度答：有限制，不能长于暂稳态的长度1.1RC。处理方法：加微分。处理方法：加微分电路，带上拉电阻的隔直电容。见下页。电路，带上拉电阻的隔直电容。见下页。10.19阈值电平阈值电平1. Vcc=12V, Vco不接不接, VT+=8V, VT-=4V, VT=4V2. Vcc=9V, Vco=5V, VT+=5V, VT-=2.5V, VT=2.5V22前往单稳态23CCICCICCI122ICCICCICC12CCI

14、CCICCIIV-V /2-1/2(V-V )-(-1)(V-V /2)dT= (R +R )C(1/()+0dVV-V(V-V )11=V(R +R )C2(V-V /2)(V-V )dTV V , 0dV导数大于零，单调递增，所以导数大于零，单调递增，所以VI添加，周期添加，周期T也随之增大，频率那么减小。也随之增大，频率那么减小。10.22 计算振荡器的频率。按公式计算振荡器的频率。按公式9.47 kHz10.23 压控振荡器，压控振荡器，VI和周期和周期T或频率或频率f的关系的关系CCT-T+12122CCT+T-CCII122CCIICCI122CCIV-VVT = T +T = (

15、R +R )Cln+R ClnV-VVV-V /2V= (R +R )Cln+R ClnV-VV /2V-V /2= (R +R )Cln+R Cln2V-V2410.24 PNP三极管是共集电极组态，为射极跟随器，即发射极三极管是共集电极组态，为射极跟随器，即发射极VE VB相差相差0.3 V由于锗管导通电压低。由于锗管导通电压低。当一切按键断开时，当一切按键断开时，VB0，VE0.3 V， 多谐振荡器不振，即不响多谐振荡器不振，即不响当按键按下时，当按键按下时，VB数值改动，数值改动，VE改动，多谐振荡器振荡，改动，多谐振荡器振荡，VCOVES1按下时，基极电流很小，可忽略按下时，基极电流

16、很小，可忽略, 有有: bBCC1bEBCOR20V =V=12 = 8VR +R10+20V = V +0.3 = 8.3V = V或者或者1R1CC1bRER1BEECCRECORV=V= 4VR +RV= V-V= 3.7VV = V-V= 8.3V = V最后求出振荡频率为最后求出振荡频率为457 Hz457 HzCCDCC6-6CCCCCC3-612v ( )-v (0)T = RClnv ( )-V (t)V-012= RCln=10 10 10 F ln11S212-8V-V311f =9.66kHz(R +2R )Cln215 100.01 100.6910.2510.26 计算计算Vo1高电平继续时间高电平继续时间TH=1.1 s，低电平，低电平TL=1.04 s； VOH=11 V， 据图可以算出据图可以算出VCO=8.8 V VOL=0.2 V，据图可以算出，据图可以算出VCO=6 V 计算得到低音计算得到低音611 Hz和高音和高音876 Hz，分别继续，分别继续1.1 s和和1.04 sCCCOO1COCO1313CC1O1CO31V-VV-VV+=RR2R2R V+2R VV=3R +2R等效电路见下页等效电路见下页