数电(第8章)脉冲波形的产生与变换课件

1、第八章 脉冲波形的产生与变换,8.1 实际的矩形波及其参数 8.2 集成555定时器 8.3 用555定时器构成脉冲的产生与变换电路 *8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲发生器 8.5 脉冲信号产生与变换电路应用举例,内容提要：,1,PPT学习交流,tw,0.9Um 0.5Um 0.1Um,tr,tf,T,Um,图8-1,8.1 实际的矩形波形及其参数,2,PPT学习交流,1,1,1,1,1,+VDD,TH CO TR （1）,阈值输入 （6） 控制端 （5） 触发输入（2）,R UR1 R UR2 R,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,R（4）复位,输出端 OUT（3）,放电

2、端 D（7）,图8-2 集成555定时器 a)CC7555内部逻辑电路图,1,R,S,+ -,+,8.2 集成555定时器,8.2.1 内部电路结构,G1,G2,G3,G4,3,PPT学习交流,图8-2 b)CC7555内部逻辑符号,1. 电阻分压器,2. 电压比较器C1和C2,3. 基本RS触发器,4. NMOS开关管VT,8.2.3 CC7555的工作原理,R,4,PPT学习交流,8.3 用555定时器构成的脉冲产生与变换电路 8.3.1 555定时器构成施密特触发器 1 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,TH CO TR （1）,（6） （5） （2）,R UR1 R UR2 R,

3、+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO（3）,D（7） uO1,图8-3 用CC7555定时器组成施密特触发器,1,R,S,+ -,+,0.01,+VDD1,R1,G1,G2,G3,G4,uI,1,2,4,5,6,8,555,+VDD,3,7,uI,uO,uO1,0.01,+VDD1,5,PPT学习交流,2 3 1 3,uO,O,t,t,uI,UO UOH UOL,O,UT,UT- UT+ uI,a)波形图 b)电压传输特性（回差特性） 图8-4 用施密特触发器将正弦波转换为矩形波,3. 工作原理,VDD,VDD,回差电压 UT=UT+UT=2VDD/3VDD/3 =VDD/3,6,PP

4、T学习交流,例8-1 在图8-3a所示的施密特触发器中，设电源电压VDD=6V，试问电路的上、下限阈值电压UT+、UT及回差电压UT各为多少？设另一电源电压VDD1=10V，则由放电端（7脚）输出电压uO1的高、低电压值各为多少？,解： （1）上、下限阈值电压分别为UT+=2VDD/3=4V，UT=VDD/3=2V，由式（8-1） 回差电压 UT=UT+UT=2V。 （2）因为施密特触发器输出电压uO为低电平时，对应的555定时 器内部VT管导通，所以输出电压uO1亦为低电平，uO1的低 电压值约为0V； 同理可得uO1的高电压值约为10V。,7,PPT学习交流,8.3.2 用555定时器组成

5、单稳态触发器 1. 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,R UR1 R UR2 R,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-5 555定时器构成单稳态触发器,1,R,S,+ -,+,0.01,R1,G1,G2,G3,G4,1,2,4,5,6,8,555,+VDD,3,7,uI,uO,0.01,uI,UTH,UTR,C,CO,C1,C2,8,PPT学习交流,2. 工作原理,电容电压 uC（t）=uC（）uC（）uC（0）exp（-t/）,稳态,暂稳态,稳态,9,PPT学习交流,8.3.3 用555定时器构成多谐振荡器 1. 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,+ -,+,

6、UO1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-7 555集成定时器构成的多谐振荡器,1,R,S,+ -,+,G1,G2,G3,G4,1,2,4,5,7,8,555,+VDD,3,6,uO,0.01,C,C1,C2,R,R,R,uC,R1,R2,10,PPT学习交流,2. 工作原理,VDD,VDD,VDD,2/3,1/3,T1,T2,VDD,uC,uO,Um,t,t,t1,t2,t,t,O,O,图8-8 多谐振荡器电容C的充放电曲线及输出矩形波振荡信号,11,PPT学习交流,3. 参数计算,（1）充电时间T1,（2）放电时间T2,T=T1+T2=（R1+R2）Cln2+R2Cln20.7（R1+2

7、R2）C,占空比 q=T1/T=（R1+R2）/（R1+2R2）,12,PPT学习交流,4. 占空比可调的多谐振荡器,1,2,4,5,7,8,555,+VDD,3,6,uO,0.01,C,R1,R2,RP,RA,RB,VD2,VD1,T1,T2,uO,充电回路为：VDDRAVDlC地,放电回路为：CVD2RBVT（NMOS管）地,T=T1+T2（RA+RB）Cln2,q=T1/TRACln2/（RA+RB）Cln2 =RA/（RA+RB）,充RAC，放RBC,TlRACln2，T2RBCln2,13,PPT学习交流,例8-2 在图8-9所示的占空比q可调的多谐振荡器中，要求q在20%80%的范

8、围内调节，输出信号的频率为1kHz（T=10-3s），试选择R、C参数。,解： 通常RA和RB的取值为1k3M之间，C大于500pF。若选择C为0.22F，则 RA+RB=10-3s/（0.2210-6Fln2）6.6k 查附录E，选取Rw=4.7k，R 1和R 2均为1k（这样所选R、C参数均为标称阻容值），则实际占空比约为15%85%，比题目要求的调节范围还大，这就满足了题目的设计要求。,14,PPT学习交流,*8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲信号发生器,自学,15,PPT学习交流,8.5 脉冲产生与变换电路应用例,例8-4 分析图8-28所示电路，设定时器5G555输出高电平

9、为3.6V，输出低电平约为0V，图中VD为理想二极管。试解答如下问题：（1）当开关置于位置A时，两个5G555各构成什么电路？估算输出信号uO1和uO2的振荡频率f和f各是多少？ （2）当开关置于位置B时，两个5G555构成的电路有什么关系？画出输出信号uO1和uO2的波形图。,t,8,4,7,6,2,1,5,3,5,5,5,R1,33k,C,0.082,0.01,+5V,R2,27k,8,4,7,6,2,1,5,3,5,5,5,R3,3.3k,C,0.082,0.01,R4,2.7k,B,A,uO1,uO2,uC2,16,PPT学习交流,解：（1）位置A时，两个5G555各自构成一个多谐振荡

10、器， 对于多谐振荡器：T=T1+T20.7（R1+2R2）C+0.7R2C4.99ms，则f=1/T=200.4Hz。 对于多谐振荡器：T0.7（R3+R4）C+0.7R4C0.499ms，则f=1/T=2004Hz。,f=10f,（2）位置B时，振荡器的工作状态受控于振荡器的输出信号uO1。当uO1=3.6V时，二极管VD截止，振荡器起振工作，振荡频率f=2004Hz；而当uO10V时，二极管VD导通，振荡器停振，uO2=3.6V。,uO1,uO,3.44ms,4.99ms,1.55ms,3.6V,0,3.6V,0,0.499ms,0.155ms,0.344ms,17,PPT学习交流,例8-5 图8-30a所示电路为由定时器CC7555构成的锯齿波发生器，图中BJT VT和电阻R1、R2、RE组成恒流源，给定时电容C恒流充电。图8-30b上方所示为触发输入信号uI的波形。试回答如下问题： （1）CC7555构成了什么脉冲的整形与变换