课题 脉冲波形的产生与变换

课题脉冲波形的产生与变换第1页，课件共93页，创作于2023年2月4．1概述4．2多谐振荡器4．3单稳态触发器4．4施密特触发器4.5555定时器及应用本章小结第2页，课件共93页，创作于2023年2月4．1概述在数字系统中，常常需要获得各种不同频率、不同幅度的矩形脉冲信号。例如时序逻辑电路中的同步脉冲控制信号CP。而获得矩形脉冲信号的方法有两种：一种是利用多谐振荡器直接产生矩形脉冲信号；另一种是通过整形电路对已有信号的波形进行整形、变换，得到符合要求的矩形脉冲信号。555定时器电路只要在外部配接少量的元件就可形成很多实用的电路，因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。第3页，课件共93页，创作于2023年2月本课题的学习目标是利用555定时器设计一个实用电路——震动报警器电路，如图4-1所示。震动报警器的功能是在受到震动时发出报警声，以引起人们的警觉。震动报警器电路采用压电陶瓷蜂鸣片B将机械震动转换成电信号，该电信号由集成运放IC1A进行放大，再经IClB电路延时，送入由555定时器IC2、IC3组成的超低频振荡器和音频振荡器，产生800kHz的音频信号，驱动扬声器发声。第4页，课件共93页，创作于2023年2月图4-1震动报警器电路图第5页，课件共93页，创作于2023年2月4.2多谐振荡器

多谐振荡器是一种矩形脉冲信号发生器。它接通电源后无需外加输入信号，便可自动产生一定频率与幅度的矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以称为多谐振荡器。多谐振荡器产生的矩形脉冲总是在高、低电平之间相互转换，它没有稳定状态，只有两个暂稳定状态，所以称为无稳态电路，常用作脉冲信号源。第6页，课件共93页，创作于2023年2月4.2.1由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器虽有多种电路形式，但它们无一例外地均具有如下共同特点。一种由CMOS门电路组成的多谐振荡器如图4-2所示。（1）第一暂稳态及其自动翻转过程接通电源后，电容C尚未充电，假定电路处于，的状态，即所谓的第一暂稳态。电路的工作过程分析如下：第7页，课件共93页，创作于2023年2月此时，处于高电平u01经电阻R对电容C充电，随着充电时间的增加，uI将上升，当上升到CMOS反相器的阈值电压VTH时，电路产生如下正反馈过程：

结果迅速使，，电路进入第二暂稳态。

第8页，课件共93页，创作于2023年2月图4-2由CMOS门电路组成的多谐振荡器图4-3多谐振荡器的波形图第9页，课件共93页，创作于2023年2月（2）第二暂稳态及其自动翻转过程电路进入第二暂稳态的瞬间，由于电容C两端电压不能突变，uI也要上跳VOH，并维持u01低电平。随后，输出高电平u0经C、R、G1门的输出电阻对电容C反向充电（即电容放电），uI将下降，当下降到阈值电压VTH时，电路又产生如下正反馈过程：

结果迅速使，电路又回到第一暂稳态。其工作波形如图4-3所示。第10页，课件共93页，创作于2023年2月电路的振荡周期T由充电时间T1和放电时间T2组成，可按下式估算：T=T1+T2≈1.4RC（4.1）从上式可以看出带有RC延迟电路的多谐振荡器，其频率取决于R、C的值。改变R、C的取值，可调节振荡频率。通常用电容C粗调振荡频率，用电阻器作定时电阻R来细调振荡频率。第11页，课件共93页，创作于2023年2月4.2.2石英晶体多谐振荡器

在数字系统中，常用矩形脉冲信号来控制和协调整个系统的工作。在许多场合下对矩形脉冲信号的振荡频率的稳定性有严格的要求。例如：数字钟的秒脉冲信号，它的频率稳定性直接影响着计时的准确性。在这种情况下，前面介绍的多谐振荡器不能满足要求。这是因为这些多谐振荡器的频率取决于电路中的R、C、门电路和电源，而半导体器件对温度的敏感、电源电压的波动和R、C参数误差使它们的振荡频率不稳定，因此需要采用频率稳定性很高的多谐振荡器。图4-4给出了石英晶体多谐振荡器的电路。

第12页，课件共93页，创作于2023年2月图4-4石英晶体多谐振荡器的电路第13页，课件共93页，创作于2023年2月图4-4电路中，并联在两个反相器输入、输出间的电阻R1、R2的作用是使反相器工作在线性放大区，对于TTL门电路其阻值通常在0.7kΩ~2kΩ之间；对于CMOS门则常在10MΩ~100MΩ之间。C1、C2为耦合电容，C1、C2容量的选择应使其在振荡电路频率为fS时的容抗可以忽略不计。图4-4所示电路的振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率fS，而与电路中的的值无关。这是因为电路对频率fS所形成正反馈最强而易于维持振荡。第14页，课件共93页，创作于2023年2月为改善输出波形，增加带负载能力，可在振荡器的输出端再加一级反相器。图4-5（a）所示为一个两相时钟产生电路，石英晶体振荡器输出脉冲CP，被JK触发器分频，然后通过两个与门分为两相输出脉冲，其工作波形如图4-5（b）所示。

第15页，课件共93页，创作于2023年2月图4-5双相时钟发生器第16页，课件共93页，创作于2023年2月①电路有一个稳态和一个暂稳态。在无外加触发信号时，电路处于稳态。图4-6微分型单稳态触发器②在外加触发信号的作用下，电路从稳态进入暂稳态。③经过一段时间后，电路又自动返回稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发信号无关。4.3单稳态触发器

单稳态触发器是一种对已有波形进行变换、整形的电路。它与前面介绍的触发器不同，它具有下述特点：第17页，课件共93页，创作于2023年2月4.3.1由门电路组成的微分型单稳态触发器图4-6给出了微分型单稳态触发器的电路。图4-6微分型单稳态触发器第18页，课件共93页，创作于2023年2月1．稳定状态对于CMOS门电路可以近似认为VOH≈VDD、VOL≈0、VTH≈1/2VDD。电路工作过程可分四个阶段，分析如下：在无触发信号，ui=VDD时，由于R<ROFF,因此G2门的输入uR为低电平，则输出u02为高电平。G1门输入全为高电平，输出u0为低电平。此时电容C上的电压为零，电路处于稳定状态。即ui=VDD、u01=VOL、u02=VOH。第19页，课件共93页，创作于2023年2月2．触发翻转至暂稳态当在uI端加负触发脉冲信号时，G1门的输出u01跳变为高电平VOH。由于电容C上的电压不能突变，使G2门的输入uR也随之产生正跳变，G2门的输出u02跳变为低电平VOL，并反馈到G1门的输入端。这时即使uI回到高电平，u02仍维持低电平，电路进入暂稳态。暂稳态时u01=VOH、u02=VOL。第20页，课件共93页，创作于2023年2月3．自动翻转回稳态进入暂稳态后，u01输出的高电平VOH经C、R对电容C充电，使电容C上的电压上升，uR逐渐下降，当下降到G2的阈值电压时，G2的输出u02为高电平VOH，并反馈到G1门的输入端，使u01为低电平VOL，电路回到稳态。4．恢复过程暂稳态结束后，u01回到低电平，电容C经门G1

的输出电阻放电，使电容两端的电压恢复到稳态值，为下一次触发翻转做准备。第21页，课件共93页，创作于2023年2月图4-7微分型单稳态触发器的工作波形第22页，课件共93页，创作于2023年2月由以上分析可知单稳态触发器输出脉冲宽度取决于暂稳态的维持时间，可近似估算如下：tW≈0.7RC（4.2）在使用微分型单稳态触发器时，触发脉冲信号的脉宽tW1应小于输出脉冲的宽度tW，即tW1<tW。并且触发信号的周期要大于暂稳态加恢复过程的时间，否则电路不能正常工作。第23页，课件共93页，创作于2023年2月4.3.2集成单稳态触发器

集成单稳态触发器根据触发状态不同，可分为两种。一种是不可重复触发型单稳态触发器，另一种是可重复型单稳态触发器。其逻辑符号如图4-8所示。图4-8单稳态触发器的逻辑符号第24页，课件共93页，创作于2023年2月两种单稳态触发器工作的波形图如图4-9所示。（a）不可重复触发型（b）可重复触发型图4-9两种不同单稳态触发器的工作波形第25页，课件共93页，创作于2023年2月常见的集成单稳态触发器TTL型的有：74121、74221、74LS221为不可重复触发型单稳态触发器，74122、74LS122、74123、74LS123为可重复触发型单稳态触发器。图4-10

给出了不可重复触发型单稳态触发器74121的符号图和外引脚图。74121的逻辑功能见表4-1。第26页，课件共93页，创作于2023年2月图4-10集成单稳态触发器74121的符号图和引脚图第27页，课件共93页，创作于2023年2月表4-174121功能表

输入输出A1A2B

L×H×LH×

×LHH×L×↑×L↑

H↓H↓HH↓

↓H

LHLHLHLH第28页，课件共93页，创作于2023年2月根据74121的功能表对其功能说明如下：（1）74121具有边沿触发的特性，电路由稳态翻转到暂稳态是在触发脉冲的边沿处发生的。（2）A1、A2、B均可作为触发脉冲的输入端，其中A1、A2为下降沿触发，B为上升沿触发。（3）、为两个互补输出端（4）Rint、Cext、Rext/Cext为外接定时元件端，定时元件不同的接入方式，可获得不同脉宽的输出波形。

第29页，课件共93页，创作于2023年2月①稳定状态单稳态触发器未接入触发信号（A1、A2不为下降沿，B不为上升沿）时，电路处于稳定状态Q=0、=1。见功能表4-1中前四行的四种情况。②电路由稳态翻转到暂稳态A1、A2中至少有一个为低电平，B发生由0到1的正跳变。若A1、A2中有一个或两个产生由1到0的负跳变，其余的触发脉冲输入端全为高电平。（5）工作状态第30页，课件共93页，创作于2023年2月（6）外接定时元件的两种方法74121的定时电容接在芯片10脚（Cext）和11脚（Rext/Cext）之间，它的数值通常在10pF~10μF之间。若电容有极性要求，电容的正极应接在10脚。定时电阻可外接，也可采用芯片内部的定时电阻Rint。若用Rint作定时电阻，可将9脚接至14脚（即电源VCC），内部的定时电阻Rint=2kΩ，此方法仅用于输出脉冲宽度不太大时。若外接定时电阻，可接在11、14脚之间，其阻值在2kΩ~30kΩ之间。74121的外部连接方法如图4-11所示，它的输出脉冲宽度可按下式估算：tW≈0.7RextCext

第31页，课件共93页，创作于2023年2月图4-11集成单稳态触发器74121的外部连接方法第32页，课件共93页，创作于2023年2月4.3.3单稳态触发器的应用1.整形在数字信号的采集、传输过程中，经常会遇到不规则的脉冲信号。这时，便可利用单稳态触发器将其整形。具体方法是将不规则的脉冲信号作为触发信号加到单稳态触发器的输入端，合理选择定时元件，即可在输出端产生所需要的矩形脉冲信号。如图4-12所示。第33页，课件共93页，创作于2023年2月图4-12用单稳态触发器实现波形的整形第34页，课件共93页，创作于2023年2月2.定时由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度tW的脉冲输出，利用它去控制某一电路，就可使其在tW时间内动作或不动作。如图4-13所示，利用单稳态输出的矩形波控制一个与门，则只有这个矩形波存在的tW时间内，信号才有可能通过与门。3.延时

如图4-13所示，单稳态触发器输出矩形脉冲宽度为tW，显然uB的下降沿比uI的下降沿延迟了tW时间。单稳态触发器的延时作用常被应用于时序控制。

第35页，课件共93页，创作于2023年2月图4-13单稳态触发器作定时电路的应用第36页，课件共93页，创作于2023年2月4.4施密特触发器

施密特触发器是另一种对已有波形进行变换整形，使其输出为矩形波的电路。它具有如下特点：①施密特触发器有两个相对稳定的状态。②施密特触发器属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用，当输入信号达到某一定额定值时，输出电平则发生突变。③输入信号增加和减小时，电路有不同的阈值电压，即具有如图4-15所示的滞后电压传输特性。第37页，课件共93页，创作于2023年2月4.4.1由门电路组成的施密特触发器1．电路组成及工作原理由CMOS非门构成的施密特触发器如图4-14（a）所示。假定非门G1、G2的阈值电压为VTH≈1/2VDD、R1<R2，且输入信号uI为三角波。下面分析电路的工作过程。

G1门的输入电平uI1决定着电路的状态，根据叠加原理有

（4.3）

第38页，课件共93页，创作于2023年2月图4-14由CMOS非门构成的施密特触发器第39页，课件共93页，创作于2023年2月①当uI=0时，G1门截止，G2门导通，则u01=VOH，u0=VOL≈0，电路处于第一个稳定状态。此时VI1=0。②当uI从0逐渐上升到G1的阈值电压VTH时，G1进入了放大区，此时的增加使电路产生如下正反馈过程：正反馈的结果使输出uO的状态由低电平跳变为高电平即uO=VOH≈VDD。电路处于第二个稳定状态。第40页，课件共93页，创作于2023年2月我们把uI在上升过程中，电路状态发生转换瞬间所对应的输入电压uI称作正向阈值电压（或称上限阈值电压），用V

T+表示。由式（4.3）可得所以

第41页，课件共93页，创作于2023年2月③此后uI继续升高，电路状态保持不变，仍有uO=VOH≈VDD，而且

④当uI从高电平逐渐下降并达到阈值电压VTH时，电路将发生又一个正反馈过程：

正反馈的结果使电路的输出状态迅速由高电平跳变为低电平uO=VOL≈0。电路返回到第一个稳定状态。第42页，课件共93页，创作于2023年2月我们把uI在下降过程中，电路状态发生转换瞬间所对应的输入电压称做负向阈值电压（又称下限阈值电压）用VT-表示。此时有将VDD=2VTH代入可得

第43页，课件共93页，创作于2023年2月2．回差电压及传输特性施密特触发器从一个稳定状态转换到另一个稳定状态所需要的输入电压不同，因此它有两个不同的阈值电压。我们将这一特性称为施密特触发器的滞后特性。并定义VT+与VT-之差为回差电压，用ΔVT表示，即图4-15给出了施密特触发器的工作波形图和电压传输特性。

第44页，课件共93页，创作于2023年2月图4-15施密特触发器的工作波形及电压传输特性第45页，课件共93页，创作于2023年2月4.4.2集成施密特触发器

1．TTL集成施密特触发器图4-16给出了施密特触发器的与非门74LS13国标符号及外引线图。74LS13的功能说明如下:

（1）它是一个四输入双施密特触发器的与非门。（2）A、B、C、D分别为触发信号输入端，Y为输出端，且（3）两个阈值电压及回差电压VT+≈1.6V、VT-≈0.8V、ΔVT≈0.8V，而且VT+、VT-都是固定不可调的。（4）具有反相输出的电压传输特性。

第46页，课件共93页，创作于2023年2月图4-16集成施密特触发器74LS13国标符号及外引线图第47页，课件共93页，创作于2023年2月图4-17（a）所示是TTL集成施密特触发器74LS14外引线功能图，常用TTL集成施密特触发器主要参数的典型值如表4-2所示。表4-2TTL集成施密特触发器几个主要参数的典型值

器件型号延迟时间（ns）每门功耗（mW）VT+（V）VT－（V）ΔVT（V）74LS14158.61.60.80.874LS132158.81.60.80.874LS1316.58.751.60.80.8第48页，课件共93页，创作于2023年2月图4-17集成施密特触发器74LS14和CC40106外引线功能图第49页，课件共93页，创作于2023年2月2．CMOS集成施密特触发器图4-17（b）是CMOS集成施密特触发器CC40106（六反相器）的引线功能图，表4-3所示是其主要静态参数。

表4-3集成施密特触发器CC40106的主要静态参数电源电压VDD（V）VT+最小值（V）VT+最大值（V）VT-最小值（V）VT-最大值（V）ΔVT最小值（V）ΔVT最小值（V）52.23.60.92.80.31.6104.67.12.55.21.23.4156.810.847.41.65第50页，课件共93页，创作于2023年2月4.4.3施密特触发器的应用1.波形变换可以把边沿变化缓慢的周期性信号，如正弦波、三角波等变换为同频率的边沿很陡的矩形脉冲信号。如图4-18所示。2.脉冲整形在数字系统中,矩形脉冲信号经过传输之后往往会发生失真现象或带有干扰信号。利用施密特触发器可以有效的将波形整形和去除干扰信号（要求回差ΔVT大于干扰信号的幅度）。如图4-19所示。第51页，课件共93页，创作于2023年2月图4-18用施密特触发器实现波形变换图4-19用施密特触发器实现脉冲整形第52页，课件共93页，创作于2023年2月

3.幅度鉴别如果有一串幅度不相等的脉冲信号,我们要剔除其中幅度不够大的脉冲,可利用施密特触发器构成脉冲幅度鉴别器,如图4-20所示,可以鉴别幅度大于VT+的脉冲信号。

图4-20用施密特触发器实现幅度鉴别第53页，课件共93页，创作于2023年2月4.构成多谐振荡器施密特触发器的特点是电压传输具有滞后特性。如果能使它的输入电压在VT+与VT-之间不停地往复变化，在输出端即可得到矩形脉冲，因此,利用施密特触发器外接RC电路就可以构成多谐振荡器，电路如图4-21所示。此电路的工作原理是利用输出端的高低电平对电容C进行充、放电，以改变uI的电平，从而控制施密特触发器的状态转换。电路的振荡周期T由充电时间tW1和放电时间tW2组成，可按下式估算：

第54页，课件共93页，创作于2023年2月图4-21用施密特触发器构成的多谐振荡器第55页，课件共93页，创作于2023年2月4.5555定时器及应用

555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路结构简单，成本低，功能强，使用灵活方便，由它组成的各种应用电路变化无穷。555定时器可分为TTL电路和CMOS电路两种类型。TTL电路型号有NE555和NE556（双），电源电压5V～16V，输出最大负载电流200mA；CMOS电路型号有C7555和C7556（双），电源电压3V～18V，输出最大负载电流4mA。通常，TTL定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。第56页，课件共93页，创作于2023年2月4.5.1555定时器的电路结构及功能1．555定时器的电路结构TTL型555定时器电路结构、逻辑符号和外引线图如图4-22所示。它由三个分压电阻（5kΩ），两个电压比较器（C1、C2），基本RS触发器（G1、G2），反相缓冲器（G3）及放电管（V）组成。整个芯片组8个引脚，各引脚名称如图上所标。第57页，课件共93页，创作于2023年2月图4-22555定时器电路结构、逻辑符号和外引线图第58页，课件共93页，创作于2023年2月2．555定时器工作原理及功能

定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电管V的状态。由图可知，当5脚悬空时，由三个5kΩ电阻组成的分压网络为两个电压比较器提供了两个参考电压，即C1的同相输入端电压uI1+=2/3VCC和C2的反相输入端电压uI2-=1/3VCC。表4-4是555定时器的功能表。如果在5脚控制电压端CO外加一控制电压VCO，则二个电压比较器的参考电压将变为，第59页，课件共93页，创作于2023年2月表4-4555定时器的功能表输入输出TH复位输出Q放电管V状态××00导通>2/3VCC>1/3VCC10导通

<2/3VCC

<

1/3VCC11截止

<2/3VCC>

1/3VCC1不变不变>

2/3VCC<

1/3VCC1禁止第60页，课件共93页，创作于2023年2月4.5.2定时器应用举例

1．由555定时器构成多谐振荡器（1）电路组成由555定时器构成的多谐振荡器电路如图4-23(a)所示。R1、R2和C为外接定时元件，复位控制端与置位控制端相连并接到定时电容上，R1和R2的接点与放电端相连，控制电压端不用，通常外接0.01μF电容。第61页，课件共93页，创作于2023年2月（2）工作原理接通电源后，VCC通过R1、R2对C充电，uC上升。当uC<1/3VCC时，复位控制端u6<2/3VCC，置位控制端u2<1/3VCC，定时器置位，

Q=1，=0，放电管截止。随后uC升高，当uC上升到2/3VCC时，控制端u6>2/3VCC，置位控制端u2>1/3VCC，定时器复位，Q=0，=1，放电管饱和导通，C通过R2经7脚内的三极管V放电，uC下降。如此反复，形成振荡波形，如图4-23（b）所示。

第62页，课件共93页，创作于2023年2月图4-23由555定时器构成的多谐振荡器第63页，课件共93页，创作于2023年2月图中tW1是充电时间，tW2是放电时间，可用下列式估算则多谐振荡器的振荡周期T为第64页，课件共93页，创作于2023年2月2．由555定时器构成单稳态触发器（1）电路组成由555定时器构成的单稳态触发器电路如图4-24（a）所示。R和C为外接定时元件，复位控制端与放电端相连并连接定时元件，置位控制端作为触发输入端，同样，控制电压端不用，通常外接0.01μF电容。第65页，课件共93页，创作于2023年2月（2）工作原理静态时，触发输入ui高电平，VCC通过R对C充电，uC上升。当uC上升到2/3VCC时，复位控制端u6>2/3VCC，而ui高电平使置位控制端u2>1/3VCC，定时器复位，Q=0，=1，放电管饱和导通，C经V放电，uC迅速下降。由于ui高电平使u2>1/3VCC，所以即使uC<2/3VCC，定时器也仍保持复位，Q=0，=1，放电管始终饱和导通，C可以将电放完，uC≈0，电路处于稳态。当触发输入ui低电平，即使置位控制端u2<1/3VCC，而此时uC≈0又使复位控制端u6<2/3VCC，则定时器置位，Q=1，=0，放电管截止，电路进入暂稳态。之后，VCC通过R对C充电。当上升到2/3VCC时，复位控制端u6>2/3VCC,置位控制端u2>1/3VCC，Q=0，=1，放电管又导通，C经三极管V再放电，电路恢复结束，电路回到稳态。第66页，课件共93页，创作于2023年2月图4-24由555定时器构成的单稳态触发器第67页，课件共93页，创作于2023年2月此单稳态电路的暂稳态时间可按下式估算第68页，课件共93页，创作于2023年2月3．由555定时器构成施密特触发器（1）电路组成由555定时器构成的施密特触发器电路如图4-25（a）所示。复位控制端与置位控制端相连并作为输入端，3脚为输出端。第69页，课件共93页，创作于2023年2月图4-25由555定时器构成的施密特触发器电路第70页，课件共93页，创作于2023年2月（2）工作原理设输入为三角波电压信号如图4-25（b）所示。由电路可知，当输入uI<1/3VCC时，u2=u6<1/3VCC，定时器置位，输出u0为高电平。当1/3VCC<uI<2/3VCC时基本RS触发器处于保持状态，输出Q保持高电平不变。当输入uI<2/3VCC时，u2=u6>2/3VCC，定时器复位，输出u0为低电平。可以看出，此电路的正、负向阈值电压分别为，回差电压为第71页，课件共93页，创作于2023年2月4.6综合设计——震动报警器4．6．1设计内容与要求1．利用555定时器组成一个震动报警器。2．震动报警器发出间隔1s、响1s的报警声，持续5～8min。3．画出电路接线图，并用Multisim仿真。4．选择元器件，对电路进行组装调试。第72页，课件共93页，创作于2023年2月4．6．2震动报警器电路组成及工作原理震动报警器电路如图4-26所示，采用压电陶瓷蜂鸣片B作为震动传感器，集成运放IC1A为电压放大器，C3、R5、IClB等组成延时电路，时基电路IC2、IC3分别组成超低频振荡器和音频振荡器，图4-27所示为电路原理方框图。压电陶瓷蜂鸣片是利用压电效应原理工作的，当对其施加交变电压时它会产生机械振动。反之，对其施加机械作用力时它也会产生电压信号。因此压电陶瓷蜂鸣片可以作为震动传感器使用。

第73页，课件共93页，创作于2023年2月图4-26震动报警器电路的原理图图4-27震动报警器电路原理方框图第74页，课件共93页，创作于2023年2月当震动等机械力作用于压电陶瓷蜂鸣片B时，由于压电效应，压电蜂鸣片B输出电压信号，从③脚进入IC1A进行电压放大，放大后的信号电压由①脚输出。C2、VD1、VD2等组成倍压整流电路，将放大后的信号电压整流为直流电压，使C3迅速充满电。由于集成运放IClB的输入阻抗很高，C3主要经R5缓慢放电，可延时数分钟。在此期间，IClB输出端(⑦脚)为高电平（即由555定时器IC2等构成的多谐振荡器的直接复位端为高电平），使超低频振荡器IC2起振，输出方波信号，其周期为第75页，课件共93页，创作于2023年2月时基电路IC3等构成音频振荡器，振荡频率约为800Hz，经C6驱动扬声器发声。IC3的复位端(④脚)受IC2输出的方波信号控制，振荡1s，间歇1s（IC2的周期约为2s）。综上所述，当有震动发生时，震动报警器即发出间隔1s响1s的报警声，持续5～8min。图4-28所示为电路各点工作波形。集成运放IClA为单电源运用，R1、R2将其“+”输入端(③脚)偏置在1/2Vcc处。电路放大倍数A=R4/R3=100倍，可通过改变R4或R3予以调节。第76页，课件共93页，创作于2023年2月图4-28震动报警器电路各点工作波形第77页，课件共93页，创作于2023年2月4．6．3主要元器件选择ICl选用集成运算放大器LMl58，内含两个独立的高增益运算放大器，可在单电源状态下工作。LMl58引脚功能如图4-29所示。IC2和IC3选用双极型时基电路NE555，其引脚功能如图4-30所示。CMOS时基电路因驱动电流太小不适用。第78页，课件共93页，创作于2023年2月图4-29LMl58引脚功能图图4-30NE555引脚功能图第79页，课件共93页，创作于2023年2月4.6.4应用Multisim对震动报警器电路进行仿真实验

在Multisim文件中，画出震动报警器电路。如图4-31所示。1．仿真内容（1）放大延时电路测试：用示波器测量IC1B输出电压持续时间，并用直流电压表测量放大延时电路的输出电压。（2）低频与音频电路的测试：用双踪示波器观察振荡器IC2、IC3的输出波形，并测量输出信号频率。第80页，课件共93页，创作于2023年2月图4-31震动报警器放大延时电路测试第81页，课件共93页，创作于2023年2月2．仿真结果（1）放大延时电路测试结果：IC1B输出电压超过6V，其持续时间约为5～8min，即在此期间，IC2的复位端为高电平，低频振荡器可以产生振荡。（2）低频与音频电路的测试结果：测试结果如图4-32所示，由图中波形可计算出输出信号频率约为8kHz。第82页，课件共93页，创作于2023年2月（a）IC2输出波形（b）IC3输出波形图4-32低频与音频电路测试结果第83页，课件共93页，创作于