《电工与电子技术》-第15章 脉冲的产生与变换

1第十五章脉冲的产生与变换电路15.1555定时电路15.2单稳态触发器15.3多谐振荡器15.4施密特触发器2本章要求：

一、了解555定时器的内部电路结构及工作原理。二、掌握由555定时器构成的单稳态电路、多谐振荡电路、施密特触发器电路及各种电路的构成的应用电路。三、能分析部分应用电路。315.1555定时电路一、555定时电路的组成

555定时器是目前在工业自动控制、仿声、电子乐器、防盗报警等方面获得了广泛应用的一种时基电路，用它可以构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器等脉冲产生和波形变换电路。目前的集成定时器产品中，CMOS型的有CC7555、CC7556等，器件的电源电压为4.5～18V，能提供与TTL、CMOS电路相兼容的逻辑电平;双极型的有5G555（NE555）。下面以CC7555为例，介绍555定时器的功能。

CC7555为双列直插式封装，共有8个引脚。图(a)为CC7555的电路结构图，图(b)是它的外引脚排列图。4(a)电路结构图(b)外部引脚图5

1．CC7555的组成（1）分压器：由3个5kΩ的电阻R构成电阻分压器（故得名555定时器），它向比较器A和B提供参考电压： 。电压控制端CO也可外加控制电压改变参考电压值。CO端不用时，可外接0.01μF的去耦电容，以消除干扰，保证参考电压不变。

（2）比较器：集成运算放大器A、B组成两个电压比较器，每个比较器的两个输入端标有+号和-号。当U+＞U-时，比较器输出高电平;当U+<U-时，比较器输出低电平。

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（3）基本RS触发器：R、S的值取决于比较器A、B的输出。R端为RS触发器的复位端，该端为低电平时，Q=0，OUT端为低电平。（4）放电管V（也称开关管）和输出缓冲器门2和门3：V为N沟道增强型MOS管，当OUT为低电平时，V的栅极电位为高电平，V导通;当OUT为高电平时，V的栅极电位为低电平，V截止。门2和门3为输出缓冲器，用来提高定时器的带负载能力，同时也隔离负载对定时器的影响。72．CC7555的功能下表是CC7555的功能表。CC7555的静态电流约80μA，输入电流约0.1μA，输入阻抗很高。

表

CC7555的功能表

815.2单稳态触发器

一、由555定时器构成单稳态触发器

电路的工作原理如下：结合图表可知，当通电后触发信号没有到来时，低触发端TR=VDD，电源VDD对C充电。随着电容C的充电，uC逐渐升高（TH端的电位也不断上升）。当时，输出信号uo为低电平，此时放电管V导通，C放电到uC≈0，使TH端为低电平，维持输出端uo的低电平状态，电路处于稳态。

由555定时器构成的单稳态触发器电路如图（a）所示。图（b）是它的工作波形。输入触发信号ui加在低触发端TR，输出信号为uo，R和C是外接定时元件。9（a）电路结构图

（b）工作波形图

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触发信号到来时，ui负跳变为 ，输出信号uo跳变到高电平，放电管V截止，电源VDD经R向电容C充电，电路处于暂稳态。随着电容C的充电，uC逐渐升高（TH端的电位也不断上升）。当 时（此时ui必须已恢复到VDD），输出信号uo又跳变为低电平，放电管V导通，电容C又放电到uC=0(TH=0），电路又回到稳态。主要参数：uc由0充电到2/3Ucc所需要的时间为：tw=RCln3≈1.1RC11二、单稳态触发器应用举例SBCR1R678354+UDD～KM0.01μF2THCC7555D21

工作原理简述：当未按SB时，3脚输出低电平；当合上SB时，3脚输出高电平，继电器KM通电，则触点吸合，使接能白色灯进行爆光。12

多谐振荡器是产生矩形脉冲波的自激振荡器，由于矩形脉冲波中除基波外，还有丰富的谐波成分，故得名多谐振荡器。产生矩形脉冲的电路很多，例如用TTL与非门构成的基本多谐振荡器和RC环形振荡器;用CMOS或非门组成的多谐振荡器。本节主要介绍用集成定时器构成的多谐振荡器和频率稳定性高的石英晶体振荡器。多谐振荡器的符号如图所示。

15.3多谐振荡器

一、由555定时器构成多谐振荡器多谐振荡器符号

131．工作原理图（a）所示为由CC7555构成的多谐振荡器电路，R1、R2和C是外接定时元件。电路的工作波形如图（b）所示。14电路的工作原理如下：

由图表可知，接通电源瞬间，TH和TR端的电位uC=0，基本RS触发器的R=0，S=1，触发器置1，输出OUT（uo）为高电平，MOS管截止，电源经R1、R2对C充电，uC逐渐升高。当uC＞ 时，比较器A输出，即RS触发器的R端跳变为高电平，比较器B输出,即RS触发器的S端跳变为低电平，使RS触发器置0，输出OUT（uo）跳变为低电平，MOS管导通，电容C通过R2及MOS管放电，uC下降。当uC＜ 时，比较器B的输出使RS触发器的S跳变为高电平，比较器A的输出使RS触发器的R跳变为低电平，输出OUT（uo）再次跳变到高电平，MOS管截止，C再次充电，……如此周而复始，输出端就得到了矩形脉冲序列。15主要参数：uc由1/3Ucc充电到2/3Ucc所需要的时间为：tw1=(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)Cuc由2/3Ucc放电到1/3Ucc所需要的时间为：2R2Cln2≈0.7R2C振荡周期为：T=tw1+tw2=0.7(R1+2R2)C二、多谐振荡器应用举例１、简易电子琴16CR17683542CC75551+UDDuo(Q)OUT0.01μFR28R27R26R25R24R23R22R21SB2SB1SB3SB4SB5SB6SB7SB8图CC7555集成定时器构成的简易电子琴工作原理简述：当按不同的SB时多谐振荡器的周期就不同，从而发出不同的声音。1715.3施密特触发器

一、由555定时器构成施密特触发器

施密特触发器是一种应用很广的电路，常用作波形的变换、整形和鉴幅。它的电压传输特性和图形符号如图所示。

施密特符号

电压传输特性

18图（a）所示为一个由555定时器构成的施密特触发器电路。图（b）示出了触发信号ui为正弦波时，输出信号uo的工作波形。图中，定时器的高触发端TH和低触发端TR接在一起作为信号输入端。由定时器的功能表可知，这个触发器的正向阈值电压 ，负向阈值电压 ，回差电压 若在控制端CO外加电压，可以改变UT+、UT-和ΔU的值。

74LS132是TTL型的集成施密特触发器产品，片内有4个2（与）输入施密特触发器。4000系列CMOS型的施密特触发器产品有4093和4584等。4093片内也有4个2（与）输入施密特触发器;而4584片内有6个施密特触发器。

19电路结构图

输入/输出信号波形图

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2．施密特触发器的应用

1）波形变换和