施密特单稳多谐图学习教案

1、施密特单稳多谐图施密特单稳多谐图第一页，共46页。 常用(chn yn)的有施密特触发器和单稳态触发器。 获取脉冲信号(xnho)的方法 脉冲信号产生与整形电路的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。 用多谐振荡器直接产生。 用整形电路对已有波形进行整形、变换。 施密特触发器主要用以将缓慢变化或快速变化的非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。用门电路构成。 用专用的集成电路。 用 555 定时器构成。 第1页/共46页第二页，共46页。UOLUOH

2、(一)施密特触发器的特性(txng)和符号 UT = UT+ - UT-回差电压(diny)施密特触发器工作(gngzu)特点 (1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3)有两个稳态。 UT+OuOuIUT-正向阈值电压负向阈值电压 当 uI 从小增大时，经过 UT+ 处才能使输出发生跃变。 当uI从大减小时，经过UT-处才能使输出发生跃变。Schmitt TriggerUOLUOHUT+OuOuIUT-uOuI具有施密特特性的与非门符号第2页/共46页第三页，共46页。OuItuOUT+UT-Ot(二)施密特触发器应用(yngyng)举例 波形(b xn)变换 将三角

3、(snjio)波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。 UOHUOL uI UT+ 后，uO = UOL,只有当 uI下降到经过 UT- 时，uO 才会发生跃变。 uI 2/3VCC时电压传输特性(txng)为反相输出的滞回特性(txng)uIuO当TH=TR=uI1/3VCC时1/3VCC0当1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC时当uI1/3VCC时当uI由高电平逐渐下降，且1/3VCC uI 1/3 VCC)。 当 uC 2/3 VCC 时，满足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放电管 V 迅速放电完毕，uC

4、 0 V。这时TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低电平不变。因此，稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。充电工作原理 导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH第30页/共46页第三十一页，共46页。 2. 触发(chf)进入暂稳态 (二)工作原理(yunl)、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC当输入 uI 由高电平跃变为低电平(应 1/3 VCC )时，使 TR = UIL1/3 VCC而TH = uC 0 V 2/3

5、 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管 V截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。UILUOH充电第31页/共46页第三十二页，共46页。 3. 自动返回稳定(wndng)状态 (二)工作原理(yunl)、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC 2. 触发(chf)进入暂稳态 UIHUOL TH2/3 VCC放电V当输入 uI 由高电平跃变为低电平(应 1/3 VCC)时，使 TR = UIL1/3 VCC 而TH = uC 0 V 1/3 VCC )，因此 uO 重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C

6、 经 V 迅速放电 uC 0 V，放电完毕后，电路返回稳态。第32页/共46页第三十三页，共46页。例 用上述单稳态电路输出定时(dn sh)时间为1 s 的正脉冲，R = 27 k，试确定定时(dn sh)元件 C 的取值。 (二)工作原理、工作波形与参数(cnsh)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时间(shjin)，主要取决于充放电元件 R、C。 该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。解：因为 tWO 1.1 RC故可取标称值 33 F。F33.7k271 .

7、1S11 . 1WO RtC估算公式 tWO 1.1 RC第33页/共46页第三十四页，共46页。GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R2(一)电路(dinl)结构 DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC-+R2第34页/共46页第三十五页，共46页。(二)工作原理、工作波形(b xn)与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 充电UOHTH = TR = uC 很小接通 VCC 后，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，放电管截止，VCC 经 R1、R2 向 C 充

8、电，uC 上升，这时电路处于暂稳态。 工作(gngzu)原理 第35页/共46页第三十六页，共46页。(二)工作(gngzu)原理、工作(gngzu)波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V UOLTH = TR 2/3 VCC当 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 时，uO 跃变为低电平，同时放电管 V 导通，C 经 R2 和 V 放电，uC 下降，电路进入暂稳态 。工作(gngzu)原理 接通 VCC 后，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，放电管截止，VCC经 R1、R2 向 C 充电，uC 上升，这时电路处于暂稳

9、态。 放电第36页/共46页第三十七页，共46页。当 uC 下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 时， uO 重新跃变为高电平，同时放电管 V 截止，C 又被充电，uC 上升，电路又返回到暂稳态。(二)工作(gngzu)原理、工作(gngzu)波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V TH=TR1/3VCC工作(gngzu)原理 当 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC时，uO 跃变为低电平，同时放电管 V 导通，C 经 R2 和 V 放电，uC 下降，电路进入暂稳态 。接通 VCC 后，开始时 TH = TR = uC 0，uO

10、 为高电平，放电管截止，VCC 经 R1、R2 向 C 充电，uC 上升，这时电路处于暂稳态。 第37页/共46页第三十八页，共46页。(二)工作原理、工作波形与周期(zhuq)估算 电容 C 如此(rc)循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 周期(zhuq)与占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C2121 WH2RRRRTtq 第38页/共46页第三十九页，共46页。GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1

11、C+R2RP1RP2例 指出(zh ch)右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？解：R1、R2、RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节 RP1 可调节音调(yndio)高低。欲提高音调(yndio)，则应减小 RP1 ，因此触头应下移。RP2调节 RP2 可控制 RD 为 0 或 1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使 RD = 1，使扬声器鸣响。RP1第39页/共46页第四十页，共46页。施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，可将输入的周期(zhu

12、q)信号整形成符合要求的同周期(zhuq)矩形脉冲。施密特触发(chf)器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发(chf)电平。施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或 采用555 定时器构成施密特触发器。第40页/共46页第四十一页，共46页。单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R、C 定时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变(gibin) R、C 定时元件的

13、数值可调节输出脉冲的宽度。 单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此(ync)，常用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用(shyng)中，常选用集成单稳态触发器或 采用 555 定时器构成单稳态触发器。 第41页/共46页第四十二页，共46页。在振荡频率稳定度要求很高的情况(qngkung)下，可采用石英晶体振荡器。 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变 R、C定时元件数值(shz)的大小，可调节振荡频率。 第42页/共46页第四十三页，共46页。555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制(z dn kn zh)、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。除 555 单定时器外，还有双定时器 556、四定时器 558 等。 第43页/共46页第四十四页，共46页。单