数字电子技术 第七章、脉冲波形的产生和整形.ppt

1、7.1 概述,7.5 555定时器及其应用,第七章 脉冲波形的产生和整形,7.1 概述,数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波 ( 矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。,7. 5 555定时器的原理和应用,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件，,由于使用灵活、方便，因而 555定时器在波形的产生与变换、信号的测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到广泛的应用。,它是一种多用途的单片集成电路，,利用它能极方便地接成单稳态触发器和多谐振荡器及其它实用电路。,7. 5. 1 555定时器

2、的工作原理,(1) 555定时器的电路组成,两个模拟电压比较器 A1、A2,一个 RS 触发器,一个集电极开路输出的三极管 。,电源电压范围 :,4. 5 V 18 V,(2) 555定时器的工作原理,CO = 2 VCC / 3,VCC / 3,A1 ：同相比较器,A2 ：反相比较器,A1,TH 2VCC / 3 ，,R = 1 ；,TH 2VCC / 3 ，,R = 0 。,TR VCC / 3 ，,S = 0 ；,TR VCC / 3 ，,S = 1 。,A2,TH,TR,同相比较器,反相比较器,R = 1,R = 0,S = 0,S = 1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,保

3、持,RS 触发器功能表,通,止,0,1,保 持,1,0,555的功能表,7. 5. 2 555定时器的应用,(1) 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。,S1 : 起动按钮,S2 : 停车按钮,则 TR VCC / 3 ；,未按 S2 ，,TH 2VCC / 3 ，,故 uo = 1 ，,电机转动 。,仅按下起动按钮 S1,即使放开 S1 ，,TR VCC / 3 ，,TH 2VCC / 3 ，,uo 保持为 1 ，,电机继续转动 。,电机在转,按下停止按钮 S2 ，,TH 2VCC / 3 ，,且 TR VCC / 3 ，,这时 uo = 0 ，,再 松开 S2 ，,TH 2VCC /

4、3，,TR VCC / 3，,这时 uo保持为 0 ，,(2) 单稳态触发器: 洗相曝光定时器,曝光,D2 续流二极管 。,D1 单向导电 ；,单稳态触发器的工作过程,若 S 打开 ，,则 ui = 1 ；,若 S 合上 ，,则 ui = 0 。,(a),( b),假设电容CT已经充电至稳态，,TH 2VCC / 3 ，,且按钮 S 处于打开状态，,TR VCC / 3 ，,则,uO = 0 ，,ui = 1 ，,0,三极管 T 导通 ，,电容 CT 被短路 。,TH = 0. 3V, 2VCC / 3,且 TR VCC / 3,故 uO 保持 0 !,0,保持 0,0,T导通,注意阶段结果,

5、前提 ：,电容 CT 已充电至稳态 ，,开关 S 处于打开状态 。,结果 ：,ui = 1 ，,uo = 0 。,合上按钮 S 期间 ，,ui = 0V ，,TR = 0V, VCC / 3,已经存在,TH 0. 3V, 2 VCC / 3 ，,0,此时 uO = 1 !,同时，三极管 T 变截止 。,若再松开按钮 S ，,电容 CT 将,被充电 !,TR VCC / 3 ，,TH = 0. 3V,T导通,T截止,图中的D点电位随时间的延长而升高，,只要有 ：,TH 2VCC / 3 ，,管 T 的状态就不变，,CT 继续被充电，,uo 保持为 1 。,T截止,注意阶段结果,前提 ：,结果 ：

6、,于 t 1 时刻合上按钮 S,电容 CT 被不断充电,条件 ：,TH 2VCC / 3,输出状态,uo 保持为 1,三极管保持截止,2VCC /3,555,t1,一旦出现 ：,TH 2VCC / 3 ，,已经 存在 ：,TR VCC / 3 ，,一旦出现 ：,TH 2VCC / 3 ，,已经存在 ：,TR VCC / 3 ，,输出必然发生变化，,0,重新回到稳定状态 0 。,归纳与总结,t2,未按,0,不通电,不动作,亮,灭,按一下,1,通电,闭合,灭,亮,白灯亮的时间即为曝光时间 TW,TW = 1.1 RT CT,(3) 多谐振荡器: 简易电子琴电路,设电容C 原先未充电, 故 TH =

7、 TR VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的晶体管 T 截止 , 电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。,在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。,故,TH = TR VCC / 3 ，,此时 uo = 1 ，,晶体管 T 截止 ，,电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电，,设电容 C 原先未充电，,uC 2VCC / 3 时，,1,uO 保持 1不变；,uC一旦充至2VCC /3，则 TH = TR =2VCC /3 、uo由1翻转为 0 。同时555内的晶体管 T 导通,电容 C 经 R2 、T放电, 一直至VCC /3 ，使得uo 回

8、到 1 , 进入循环 .,t1,t2,t3,在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。,uC 2VCC / 3 时，,uO 状态翻转，,0,三极管T由截止变导通 ，,电容 C 会放电 ，,只要 uC VCC / 3 ，,uO 状态仍为 0 ；,若 uC VCC / 3 ，,uO 就会回到 1 状态 。,(3) 多谐振荡器: 简易电子琴电路,简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期 ， 使外接的喇叭发出不同的音调 。,(4) 施密特触发器: 温度控制电路,微电机,uo = 1，电机转动，温度上升 ；,uo = 0，电机停转，温度下降 。,由 555 定时器构成施密特触发器工作原理,TH 2VCC / 3，,TR VCC / 3，,uO = 1 ；,TH 2VCC / 3，,TR VCC / 3，,uO 保持为 1 ；,TH 2VCC / 3，,TR VCC / 3，,uO 由 1 变 0 ；,TH 2VCC / 3，,TR VCC / 3，,uO 保持为 0 ，,TH 2VCC / 3，,TR VC