定时器资料：脉冲波形的变换与产生

脉冲波形的变换与产生

在数字系统中，矩形脉冲作为时钟信号控制和协调着整个数字系统的工作，所以时钟脉冲的好坏直接关系整个系统能否正常工作。获得矩形脉冲的方法一般有两种：（1）使用各种形式的矩形波发生电路产生矩形波。（e.g.多谐振荡器）（2）利用已有的周期性信号，通过整形电路变换为所需的矩形波信号。（e.g.施密特触发器、单稳态触发器）8.4.1555定时器8.4.2用555定时器组成施密特触发器8.4.3用555定时器组成单稳态触发器8.4.4用555定时器组成多谐振荡器555定时器及其应用555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

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5~16V3~18V负载电流可达200mA可达4mA小结TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G电阻分压器电压比较器基本SR锁存器输出缓冲反相器集电极开路输出三极管555定时器1、电路结构GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS电路符号62715384010TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G

如果悬空0101010110111保持保持2、工作原理3、555定时器功能表不变不变1导通01截止11导通00××放电管T输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)阈值输入(VI1)输出输入施密特触发器电压传输特性及工作特点：①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。②电路有两个阈值电压。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(VT+)和负向阈值电压(VT-)。同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器

oVT+

vO

VOH

VOL

VT-

vI

施密特触发器施密特触发器具有回差特性，即：上升过程和下降过程有不同的转换电平VT＋和VT－。

如何与555定时器发生联系？

内部比较器有两个不同的基准电压V1+和V2-。555构成施密特触发器用555定时器组成施密特触发器1电路组成Vo8462153555VCCVi如何改变电路的阈值电压和回差电压?用555定时器组成施密特触发器22.工作原理2）波形变换3.应用举例用555定时器组成施密特触发器4图题所示，555构成的施密特触发器，当输入信号为图示周期性心电波形时，试画出经施密特触发器整形后的输出电压波形。用555定时器组成施密特触发器31）波形产生电路（多谐振荡器）3.应用举例CvovIR110单稳态触发器工作特点：电路有一个稳定状态和一个暂稳态；在没有外界触发信号作用时,电路处于稳定状态;在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;暂稳态持续一段时间后，将自动返回稳定状态。暂稳态的持续时间，即电路输出的脉冲宽度，仅取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。电路组成用555定时器组成单稳态触发器1GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FRCuIuOuC-+DISTHVCCRTRuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01

FCuC-+1)稳定状态

接通电源后VCC经R向C充电，使uC

上升。uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI=VIH(应

>

1/3

VCC)。

当uC

≥2/3VCC时，满足TR>1/3VCC，TH≥2/3VCC,因此uO为低电平，T导通，电容C经放电管T迅速放电完毕，uC

0V。这时TR>1/3VCC，TH<2/3VCC，uO保持低电平不变。因此，稳态时uC

0V，uO为低电平。充电导通放电T工作原理用555定时器组成单稳态触发器22)触发进入暂稳态

uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC

当输入uI由高电平跃变为低电平

(应<1/3VCC)时，使

TR<1/3VCC，而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管T截止，VCC又经R向C充电，uC

上升。VILVOH充电用555定时器组成单稳态触发器33)自动返回稳定状态

uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCCVIHVOL

TH≥2/3VCC放电T

当uC

上升到uC

≥2/3VCC时，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C

经T迅速放电uC

0V，放电完毕后，电路返回稳态。2)触发进入暂稳态

当输入uI由高电平跃变为低电平

(应<1/3VCC)时，使

TR<1/3VCC，而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管T截止，VCC又经R向C充电，uC

上升。用555定时器组成单稳态触发器4uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC输出脉冲宽度tW即为暂稳态维持时间，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，且要求输入脉宽小于输出脉宽tW。

如果将5脚接电压VIC,电路的脉宽会改变吗?VIC增加,脉宽如何改变?减小?用555定时器组成单稳态触发器53.参数计算脉冲宽度调制器4.应用举例用555定时器组成单稳态触发器6VIC增加,阈值电压升高,脉宽增加；VIC减小,阈值电压降低,脉冲宽度减小。用555定时器组成可重复触发单稳用555定时器组成单稳态触发器74.应用举例vIvCvO000tttVCCVCC课堂练习图题为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信号，其幅值vIm=4V。（1）对应vI分别画出图中vo1、vo2、vo三点的电压波形；（2）说明电路的组成及工作原理。多谐振荡器

多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，故称为无稳态电路。多谐振荡器的基本组成：

开关器件：产生高、低电平

反馈延迟环节（RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后，反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态，以获得脉冲波形输出。电路组成用555定时器组成多谐振荡器1R1R2uCOtOuOtVOLVOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡ充电VOHTH=TR=uC很小Ⅰ

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，这时电路处于暂稳态Ⅰ。1)第一暂稳态

工作原理用555定时器组成多谐振荡器2uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡVOLTH

=

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

T导通，C经R2和T放电，uC

下降，电路进入暂稳态Ⅱ。Ⅱ放电

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，这时电路处于暂稳态Ⅰ。1)第一暂稳态

2)第二暂稳态

用555定时器组成多谐振荡器3

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T截止，C又被充电，uC

上升，电路又返回到暂稳态Ⅰ。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡⅠ

当uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管

T导通，C经R2和T放电，uC

下降，电路进入暂稳态Ⅱ。

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，这时电路处于暂稳态Ⅰ。1)第一暂稳态

2)第二暂稳态

用555定时器组成多谐振荡器4电容C如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。tPH

0.7(R1+R2)CtPL

0.7R2CT=tPH+tPL

0.7(R1+2R2)CuCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡ3.振荡频率计算用555定时器组成多谐振荡器54.用555定时器组成占空比可的调多谐振荡器tPL=RBC1n2≈0.7RBC

tpH=RAC1n2≈0.7RAC

用555定时器组成多谐振荡器6课堂练习图题是救护车扬声器发声电路。在图中给定的电路参数下，设VCC=12V时，555定时器输出的高、低电平分别为11V和0.2V，输出电阻小于100Ω，试计算扬声器发声的高、低音的持续时间。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、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。施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。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。小结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R、C定时元件的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，常用于脉冲的定时、整形等。在振荡频率稳定度要求很高的情况下，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定时元件数值的大小，可调节振荡频率。

555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为555定时器构成的施密特触发器555定时器构成的单稳态触发器555定时器构成的多谐振荡器练习1、能实现脉冲延时的电路是

，能产生矩形脉冲的电路是

。2、施密特触发器具有

特性；单稳态触发器最重要的参数为

。4、为实现高频率稳定度，常采用

振荡器；单稳态触发器受外触发时进入

态。6、石英晶体振荡器的振荡频率取决于

，与外接电阻、电容的参数无关。5、单稳态触发器中，两个状态一个为

态，另一个为

态。多谐振荡器两个状态都为

态，施密特触发器两个状态都为

态。3、用555定时器组成施密特触发器，当输入控制