尹其暢 第二十五～二講 脈沖電路的產(chǎn)生與整形

1、1 第七章第七章 脈沖波形的產(chǎn)脈沖波形的產(chǎn)生與整形生與整形數(shù)字?jǐn)?shù)字電子技術(shù)電子技術(shù)(第二十五第二十五二十六講二十六講)2 在前面各章的討論中，常常需要用到各種幅度、在前面各章的討論中，常常需要用到各種幅度、寬度以及具有陡峭邊沿的寬度以及具有陡峭邊沿的脈沖信號脈沖信號，如觸發(fā)器就需要，如觸發(fā)器就需要時鐘脈沖（時鐘脈沖（cp），等等。事實上，現(xiàn)代電子系統(tǒng)都離，等等。事實上，現(xiàn)代電子系統(tǒng)都離不開脈沖信號。不開脈沖信號。獲取脈沖信號的方法通常有兩種獲取脈沖信號的方法通常有兩種： 直接直接產(chǎn)生產(chǎn)生； 將其它非脈沖信號經(jīng)過整形將其它非脈沖信號經(jīng)過整形變換變換電路變?yōu)槊}沖電路變?yōu)槊}沖信號。信號。7.1 7.

2、1 概述概述矩形波矩形波尖頂波尖頂波鋸齒波鋸齒波階梯波階梯波3為了定量地描述矩形脈沖波的特性，我們來看看它為了定量地描述矩形脈沖波的特性，我們來看看它的幾個指標(biāo)：的幾個指標(biāo)：trtf0.9vm0.5vm0.1vmttwvm4描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)t 脈沖周期脈沖周期( f )。vm 脈沖電壓最大脈沖電壓最大 變化幅度。變化幅度。tw 脈沖寬度。脈沖寬度。tr 上升時間。上升時間。tf 下降時間。下降時間。q 占空比，脈沖寬度占空比，脈沖寬度 與脈沖周期的比值與脈沖周期的比值 即：即：q = tw / t5本章內(nèi)容本章內(nèi)容脈沖的產(chǎn)生脈沖的產(chǎn)生多諧振蕩器多諧振蕩器脈沖

3、的整形脈沖的整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器多用途定時電路多用途定時電路555定時器定時器 與與產(chǎn)生產(chǎn)生模擬信號要用模擬振蕩器一樣，產(chǎn)生脈沖信模擬信號要用模擬振蕩器一樣，產(chǎn)生脈沖信號要用號要用脈沖振蕩器脈沖振蕩器。 脈沖波形脈沖波形變換變換則包括則包括脈沖寬度、幅度、相位及上升脈沖寬度、幅度、相位及上升和下降時間等等和下降時間等等的改變，通過變換，使這些特性符合要的改變，通過變換，使這些特性符合要求。求。6ttl：555，556（含有兩個（含有兩個555）；）；cmos：7555，7556（含有兩個（含有兩個7555），）， 755 （含有三個（含有三個7555）。）。 流

4、行產(chǎn)品流行產(chǎn)品:7.2 5557.2 555定時器定時器 555定時器電路是一種用途廣泛的定時器電路是一種用途廣泛的數(shù)數(shù)-?；旌夏；旌现幸?guī)模中規(guī)模集成電路。只需外接幾個阻容元件集成電路。只需外接幾個阻容元件,就可以方便地構(gòu)成各種就可以方便地構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路不同用途的脈沖電路,如多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施如多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器以及施密特觸發(fā)器等。密特觸發(fā)器等。 555定時電路有定時電路有ttl集成定時電路和集成定時電路和cmos集成定集成定時電路時電路,它們的它們的邏輯功能與外引線排列邏輯功能與外引線排列都都完全相同完全相同。7一、一、555555定時器的電路結(jié)構(gòu)定時器的電路結(jié)

5、構(gòu)由以下幾部分組成由以下幾部分組成：（1 1）三個阻值為）三個阻值為5k5k的電阻組成的分壓器。的電阻組成的分壓器。（2 2）兩個電壓比較器）兩個電壓比較器c c1 1和和c c2 2。 電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： v+ v-，vo=1 v+ v-，vo=0（3）基本）基本rs觸發(fā)器、觸發(fā)器、（4）放電三極管）放電三極管t及緩沖器及緩沖器g。8cc&1rstg5k5k5k12vrvvvccdici1i2oov,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端12658437ov,vi2i1vvicvccvo555dr9（1）4腳為腳為復(fù)

6、位輸入端：復(fù)位輸入端：rd=0時，時，輸出輸出vo為低電平。正常工作時，為低電平。正常工作時，應(yīng)將其應(yīng)將其接高電平接高電平。（2 2）5腳為腳為電壓控制端電壓控制端：當(dāng)其懸：當(dāng)其懸空時，比較器空時，比較器c1和和c2的比較電的比較電壓分別為壓分別為2/3vcc 和和1/3vcc ； （3）2腳為腳為觸發(fā)輸入端觸發(fā)輸入端，6腳為腳為閾值輸入端閾值輸入端，兩端的電位高低，兩端的電位高低控制比較器控制比較器c1和和c2的輸出，從而控制的輸出，從而控制rs觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。 （4）3腳為腳為輸出端輸出端，7腳是腳是放電端放電端，8、4腳分別是腳分別是電源電源和和地地。 比較器

7、比較器c1和和c2的比較電壓分別為的比較電壓分別為vco和和1/2 vco 。當(dāng)不當(dāng)不用時，應(yīng)在該端和地之間接一個用時，應(yīng)在該端和地之間接一個0.01 f的去耦電容，以消的去耦電容，以消除干擾，保證其穩(wěn)定在除干擾，保證其穩(wěn)定在2/3vcc 而當(dāng)其輸入電壓為而當(dāng)其輸入電壓為vco時時: 10二二.555.555定時器的工作原理定時器的工作原理11 onon 0 0 0 0t t v v v v v v v vv v r rd do oc2c2c1c1i2i2i1i1d doffoff 1 1 0 0 0 0 v v3 31 1 v v3 32 2 1 1ccccccccoffoff 1 1 0

8、0 1 1 v v3 31 1 v v3 32 2 1 1cccccccc不不 不不 1 1 1 1 v v3 31 1 v v3 32 2 1 1cccccccc變變工作原理分析工作原理分析12555的的功能表功能表13555定時器功能表定時器功能表141 1）定時的精度、工作速度和可靠性高；）定時的精度、工作速度和可靠性高；2 2）使用的電源電壓范圍寬，從）使用的電源電壓范圍寬，從 2v 2v 18v18v，能和數(shù)字電路，能和數(shù)字電路 直接連接；直接連接；3 3）有一定的輸出功率，可驅(qū)動微電機(jī)、指示燈、揚聲器等；）有一定的輸出功率，可驅(qū)動微電機(jī)、指示燈、揚聲器等；4 4）結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活

9、，用途廣泛）結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途廣泛( (有有“萬能芯片萬能芯片”之稱之稱) )。555555定時器的特點：定時器的特點：555555定時器的定時器的用途：用途： 555定時器主要用于脈沖波形的定時器主要用于脈沖波形的產(chǎn)生、變換、控制與檢產(chǎn)生、變換、控制與檢測測?？山M成各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、檢測可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路。電路、電源變換電路、頻率變換電路。下面介紹由定時器構(gòu)成的下面介紹由定時器構(gòu)成的多諧振蕩器多諧振蕩器、施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。157. 7.4 4 多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器多

10、諧振蕩器不需外加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生一定頻率不需外加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生一定頻率和幅度的矩形脈沖波的電路。和幅度的矩形脈沖波的電路。由于矩形波中除基波外，還含有豐富的高次諧波成由于矩形波中除基波外，還含有豐富的高次諧波成分而得此名。分而得此名。特點：特點：（）沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)（）沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài);（）在自身的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)（）在自身的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。換。用途：用途：自動產(chǎn)生矩形波。自動產(chǎn)生矩形波。16當(dāng)當(dāng)f=fs時，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗時，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗x=0；當(dāng)當(dāng)f=fp時，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗時，為并聯(lián)諧振，

11、石英晶體的電抗x無窮大。無窮大。 0ff0x電感性電容性石英晶體的符號fp二二 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器1.石英晶體的選頻特性石英晶體的選頻特性有兩個諧振頻率有兩個諧振頻率 石英晶體具有很好的選頻特性，另外它具有一個極為穩(wěn)石英晶體具有很好的選頻特性，另外它具有一個極為穩(wěn)定的串聯(lián)諧振頻率：定的串聯(lián)諧振頻率： f0 fs （晶體的標(biāo)稱頻率）。石英晶體（晶體的標(biāo)稱頻率）。石英晶體的選頻特性極好，的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達(dá)其穩(wěn)定度可達(dá)10-1010-11。一一. 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器門電路構(gòu)成的多諧振蕩器(略略)17石英晶體的電抗頻率特性和符號石英晶體的電抗頻率

12、特性和符號182. 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器（1）串聯(lián)式振蕩器）串聯(lián)式振蕩器 r1、r2的作用的作用使兩個反相器在靜態(tài)時都工作在使兩個反相器在靜態(tài)時都工作在轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)。對于。對于ttl門，常取門，常取r1=r2=0.72k，cmos門則常取門則常取r1=r2=10100m； c1=c2是耦合電容是耦合電容。 石英晶體工作在石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率f0下，只有頻率為下，只有頻率為f0的的信號才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率信號才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率= f0，與外接元件與外接元件r、c無關(guān)無關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)，所以這種電路振蕩

13、頻率的穩(wěn)定度很高。定度很高。19（2）并聯(lián)式振蕩器）并聯(lián)式振蕩器 rf是偏置電阻，是偏置電阻，保證在靜態(tài)時使保證在靜態(tài)時使g1工作轉(zhuǎn)折區(qū)，構(gòu)成一工作轉(zhuǎn)折區(qū)，構(gòu)成一個反相放大器。晶體工作在略大于個反相放大器。晶體工作在略大于fs與與 fp之間，等效一電感，之間，等效一電感，與與c1、c2共同構(gòu)成電容三點式振蕩電路。共同構(gòu)成電容三點式振蕩電路。電路的振蕩頻率電路的振蕩頻率= f0。 反相器反相器g2起整形緩沖作用，同時起整形緩沖作用，同時g2還可以隔離負(fù)載對還可以隔離負(fù)載對振蕩電路工作的影響。振蕩電路工作的影響。20三三.用用555定時器接成的多諧振蕩器定時器接成的多諧振蕩器1.電路組成及工作原理

14、電路組成及工作原理2148162357r1r2cuc555dthtruovcc0tuouc0tvcc /32vcc /3輸出波形輸出波形2248162357r1r2cuc555dthtruovcc 設(shè)電容設(shè)電容c 原先未充電原先未充電, 故故 th = tr vcc /3 , 此時此時 uo = 1 , 555內(nèi)的晶體內(nèi)的晶體管管 td 截止截止 , 電源通過電源通過 r1 和和 r2 對電對電容容 c 充電。充電。2348162357r1r2cuc555dthtruovccuc0tvcc /32vcc /30tuo 在在 uc 沒有充電到?jīng)]有充電到 2vcc /3 之前之前, uo 保持保持

15、 1 不變。不變。24uc0tvcc /32vcc /30tuo 在在 uc 沒有充電到?jīng)]有充電到 2vcc /3 之前之前, uo 保持保持 1 不變。不變。t1t2t348162357r1r2cuc555dthtruovcct1t2t = t1 + t2 = 0.7 ( r1 + 2r2 ) c 25多諧振蕩器的電壓波形圖多諧振蕩器的電壓波形圖26555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的電壓波形圖定時器構(gòu)成的多諧振蕩器的電壓波形圖27（2） 電容放電時間電容放電時間t2（3）電路振蕩周期）電路振蕩周期t t=t1+t2=0.7(r1+2r2)c（4）電路振蕩頻率）電路振蕩頻率f（5）輸出波形占空比）

16、輸出波形占空比q)()()0()(ln111tvvvvtcccccrr)(7 . 021ccccccccvvvv3231ln1crt227 . 0crrtf)2(43. 1121212112rrrrttq（1）電容充電時間）電容充電時間t1：（用三要素法計算）：（用三要素法計算）teffftf)()0()()(2. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算28212112rrrrttq29四四 占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路 利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容利用半?dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容c充電和充電和放電回路隔離開來，再加上一個電位器，便可構(gòu)成占空放電回路隔離開來，再加

17、上一個電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。比可調(diào)的多諧振蕩器。 可計算得：可計算得： t1=0.7r1c t2=0.7r2c 占空比：占空比：21121121117 . 07 . 07 . 0rrrcrcrcrtttttq30五五.用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器31施密特觸發(fā)器脈沖占空比可調(diào)的多諧振蕩器施密特觸發(fā)器脈沖占空比可調(diào)的多諧振蕩器32六多諧振蕩器應(yīng)用實例六多諧振蕩器應(yīng)用實例1. 簡易溫控報警器簡易溫控報警器26vccrd5553vi2i1v847rrvcc12c150.01c110/10vc220k100k0.013r2k（+6v）t3ax3133

18、2. 雙音門鈴。雙音門鈴。1vi1812r5550.0115crrd427vi26vcc3k3k0.1r44.7k3c47cdd122cp3r3.9kccv（+6v）c24738pan343. 秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器 cmos石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生f=32768hz的基準(zhǔn)信的基準(zhǔn)信號，經(jīng)號，經(jīng)t/觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的15級異步計數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)級異步計數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)定度極高的秒信號。定度極高的秒信號。 這種這種秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器可做為可做為各種計時系統(tǒng)各種計時系統(tǒng)的的基準(zhǔn)信號源基準(zhǔn)信號源。35d13dd3dcpq q00rco74161(4)l2

19、1etqdqr2dep1rrco0cp0d3ddd1qqetq3dqepl1d1274161(3)2qcp332q1ep74161(2)d0d2dqd10qdretlrcod3rq1dqdcp0epd1l2d1rco3etdqd074161(1)2q111111ff=1hz=32768hz用用7416174161組成的秒脈沖發(fā)生器組成的秒脈沖發(fā)生器( (其分頻為頻率為其分頻為頻率為1 1hz)。36例例 多諧振蕩器的設(shè)計多諧振蕩器的設(shè)計 試用試用555構(gòu)成一個多諧振蕩器構(gòu)成一個多諧振蕩器,要求輸出脈沖的振蕩頻要求輸出脈沖的振蕩頻率為率為20khz,占空比占空比25%.37作業(yè)作業(yè)p216 7.

20、6 7.9 (7.10)387. 7.2 2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器特點：特點：1 1）電路有兩個穩(wěn)態(tài)，所以是一種）電路有兩個穩(wěn)態(tài)，所以是一種雙穩(wěn)態(tài)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器； 2 2）電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)依賴于外加觸發(fā)信號的幅值，）電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)依賴于外加觸發(fā)信號的幅值， 因此，施密特觸發(fā)器因此，施密特觸發(fā)器不具有記憶功能不具有記憶功能。 3) 3) 具有具有滯回特性滯回特性。 用途用途:1)1)用于波形用于波形變換變換、整形整形；鑒別脈沖幅度鑒別脈沖幅度 2)2)構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：39555定時器功能表定時器功能表401. 1. 電路組成及工作原理電路組成及工作

21、原理1265vccrdo5553ov7vvi2i1vic8412ivccvv411. 1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理電壓滯回特性電壓滯回特性422. 電壓滯回特性和主要參數(shù)電壓滯回特性和主要參數(shù)（1）電壓滯回特性）電壓滯回特性（a）正向閾值電壓vt+ vi上升過程中，輸出電壓vo由高電平voh跳變到低電平vol時，所對應(yīng)的輸入電壓值。 （b）負(fù)向閾值電壓vt vi下降過程中， vo由低電平vol跳變到高電平voh時，所對應(yīng)的輸入電壓值?；夭铍妷夯夭铍妷海?vt = vt+ vt 可見，可見，vt+ vt ，將此現(xiàn)象稱為，將此現(xiàn)象稱為“回差現(xiàn)象回差現(xiàn)象”。vtvivt+vo43（3）

22、回差電壓）回差電壓vt ： vt= vt+vt=1 /3vcc（2）555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器主要靜態(tài)參數(shù)定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器主要靜態(tài)參數(shù)（a）上限閾值電壓）上限閾值電壓vt：vt+=2/3vcc。（b）下限閾值電壓）下限閾值電壓vt ：vt=1 /3vcc。442輸入輸出波形及電壓傳輸特性輸入輸出波形及電壓傳輸特性輸入輸出波形輸入輸出波形電壓傳輸特性電壓傳輸特性邏輯符號邏輯符號vtvt+ vt45 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 （a）同相輸出）同相輸出 （b）反相輸出）反相輸出4647ttl集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器7414的的482.cmos集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器cc4

23、010649集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器cc40106的的電壓傳輸電壓傳輸特性特性（ a）電壓傳輸特性）電壓傳輸特性 （b）vdd對對vt、vt的影響的影響50集成施密特觸發(fā)器 1. cmos集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器cc40106 2. ttl集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器74ls14 12345678910111213141a1y2a2y3a3y4a4y5a5y6a6yvvddss(a)cc4010612345671a1y2a2y3a3ygnd8910111213144a4y5a5y6a6yvcc(b)74ls14511. 用作接口電路用作接口電路將緩慢變化將緩慢變化的輸入信號

24、，轉(zhuǎn)換成為符合的輸入信號，轉(zhuǎn)換成為符合ttl系統(tǒng)要求的脈沖波形。系統(tǒng)要求的脈沖波形。2. 用作整形電路用作整形電路把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。52用用施密特觸發(fā)器對施密特觸發(fā)器對脈沖整形脈沖整形53 3. 用于脈沖鑒幅用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號從一系列幅度不同的脈沖信號中，選出那些幅度大于中，選出那些幅度大于vt+的輸入脈沖。的輸入脈沖。 54用于用于波形變換波形變換將其它波形變換為矩形波將其它波形變換為矩形波vivt+vtttvo55用施密特觸發(fā)器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器56iv用施密特觸發(fā)器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的單

25、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器577. 7.3 3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1.有一個有一個穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和一個和一個暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)； 2.在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)； 3.暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點:單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用途單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用途:用作用作整形整形、延時延時和和定時定時。58穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)由外界觸發(fā)自動返回自動返回恢復(fù)期恢復(fù)期5926vccrdo5553vi2i1v84v7rvccc150.01fc1vcvi三、三、 用用55

26、5定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理一、門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（略）一、門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（略）60用用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）無觸發(fā)信號輸入）無觸發(fā)信號輸入時電路工作在穩(wěn)定時電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài) 當(dāng)當(dāng)vi=1時，時，電路電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即即vo=0，vc=0。（2）vi下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 當(dāng)當(dāng)vi下降沿到達(dá)下降沿到達(dá)時，時，vo由由0跳變?yōu)樘優(yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。波形圖波形圖61（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管在暫穩(wěn)

27、態(tài)期間，三極管t截止，截止，vcc經(jīng)經(jīng)r向向c充電。充電。時間常數(shù)時間常數(shù)1= =rc，vc由由0v開始增大，在開始增大，在vc上升到上升到2/3vcc之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時間）自動返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時間當(dāng)當(dāng)vc上升至上升至2/3vcc時，時，vo由由1跳變跳變0，三極管，三極管t由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，電容電容c經(jīng)經(jīng)t迅速放電，電壓迅速放電，電壓vc迅速降至迅速降至0v，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。2c3vccvttoottovvotivcc01tw62（5）恢復(fù)過程）恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后

28、，電容當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容c通過飽和導(dǎo)通的放電三極管通過飽和導(dǎo)通的放電三極管 t放電，時間常數(shù)放電，時間常數(shù) 2= =rcesc，經(jīng)過（，經(jīng)過（35）2后，電容后，電容c放放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。2c3vccvttoottovvotivcc01tw632. 主要參數(shù)估算主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw（用三要素法計算）（用三要素法計算）rewtttf11minmax上式說明，上式說明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tw僅決定于定時元件僅決定于定時元件r、c的取值，與輸入觸發(fā)信號和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)的取值，與輸入觸發(fā)信號和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)

29、r、c的的取值，即可方便的調(diào)節(jié)取值，即可方便的調(diào)節(jié)tw。（2）恢復(fù)時間）恢復(fù)時間tre tre=（35）2（3）最高工作頻率）最高工作頻率fmax vi周期的最小值：周期的最小值： tmin= twtre 因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率應(yīng)為因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率應(yīng)為:crvvvtvvvvtccccccwccccw1 . 1320ln)()()0()(ln1164單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電壓波形圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電壓波形圖65單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的作用：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的作用：在一個輸入觸發(fā)脈沖作用下，輸出端能輸出一個一定寬在一個輸入觸發(fā)脈沖作用下，輸出端能輸出一個一定寬度的脈沖，其度的脈沖，其脈沖寬度脈沖寬度

30、t tww取決于取決于電路內(nèi)部的參數(shù)電路內(nèi)部的參數(shù)r r、c c，而它，而它的周期由外加脈沖信號控制。的周期由外加脈沖信號控制。3. 3. 參數(shù)計算：參數(shù)計算：1 1）輸出脈寬）輸出脈寬t tw w 暫穩(wěn)態(tài)維持時間暫穩(wěn)態(tài)維持時間 tw =1.1rc在定時電路中，為了調(diào)整在定時電路中，為了調(diào)整t tww ，通常以改變電容，通常以改變電容 c c 作為粗調(diào)，改變作為粗調(diào)，改變r r 作為細(xì)調(diào)。作為細(xì)調(diào)。2 2）脈沖輸出周期）脈沖輸出周期t to o to= ti（輸出脈沖（輸出脈沖=輸入脈沖）輸入脈沖）3 3）分辨時間）分辨時間 t td d 和最高觸發(fā)脈沖頻率和最高觸發(fā)脈沖頻率f fmaxmax

31、t td d觸發(fā)脈沖最小觸發(fā)周期觸發(fā)脈沖最小觸發(fā)周期 t td d = t tw w + t treref fmaxmax=1/ =1/ t td d 其中其中t trere =(35)rdc觸發(fā)脈沖周期觸發(fā)脈沖周期t ti i 應(yīng)大于輸出脈寬周期應(yīng)大于輸出脈寬周期t tww66問：若出現(xiàn)問：若出現(xiàn)t ti i t td d，會出現(xiàn)什么情況？，會出現(xiàn)什么情況？答答： t tww不定不定。當(dāng)電路進(jìn)入恢復(fù)階段后，若恢復(fù)過。當(dāng)電路進(jìn)入恢復(fù)階段后，若恢復(fù)過程尚未完成又出現(xiàn)新的輸入信號，此時，電路雖程尚未完成又出現(xiàn)新的輸入信號，此時，電路雖仍會觸發(fā)而輸出脈沖，但由于觸發(fā)前電容上的電仍會觸發(fā)而輸出脈沖，但

32、由于觸發(fā)前電容上的電壓尚未達(dá)到穩(wěn)定值，因而會使輸出脈沖寬度發(fā)生壓尚未達(dá)到穩(wěn)定值，因而會使輸出脈沖寬度發(fā)生改變，最終導(dǎo)致脈寬不穩(wěn)，這種現(xiàn)象稱為改變，最終導(dǎo)致脈寬不穩(wěn)，這種現(xiàn)象稱為“脈寬脈寬抖動抖動”，應(yīng)避免。，應(yīng)避免。67二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的邏輯圖的邏輯圖74121的電路結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)輸入控制輸入控制電路電路輸出緩沖電路輸出緩沖電路微分型單穩(wěn)態(tài)微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器68a1和和a2是兩個是兩個下降沿有效下降沿有效的觸發(fā)信號輸入端，的觸發(fā)信號輸入端，b是是上升沿有效上升沿有效的觸發(fā)信號輸入端。的觸發(fā)信號輸入端。aabvovoextcrintcextextrvccg

33、nd1011149163451277412174121的邏輯功能的邏輯功能6974121的外部連接方法的外部連接方法（a）使用外接電阻）使用外接電阻rext （下降沿下降沿觸發(fā)）觸發(fā)） （b）使用內(nèi)部電阻）使用內(nèi)部電阻rint （上升沿上升沿觸發(fā)觸發(fā)）70集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的工作波形圖的工作波形圖74121的工作波形圖的工作波形圖71不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型單不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型單 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形（a）不可重復(fù)觸發(fā)型）不可重復(fù)觸發(fā)型（74121、 74221 、74221）（b）可重復(fù)觸發(fā)型）可重復(fù)觸發(fā)型（74122、 7412、

34、7412等）等）72 74121內(nèi)部內(nèi)部電阻電阻=2k，外接電阻外接電阻rext可在可在1.440k之間選擇，外接電容之間選擇，外接電容c可在可在10pf10f之間選之間選擇擇 (得到的得到的t范圍可達(dá)到范圍可達(dá)到nsms) ，所以，所以， 當(dāng)當(dāng)r=2k時，時， 最大占空比最大占空比qmax為為67%； 當(dāng)當(dāng)r=40k時，時，最大占空比最大占空比qmax可達(dá)可達(dá)90%。74121的主要參數(shù)的主要參數(shù)(1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw 使用外接電阻：使用外接電阻： tw0.7rextc 使用內(nèi)部電阻：使用內(nèi)部電阻： tw 0.7rintc（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期）輸入觸發(fā)脈沖最小周期tmin

35、 tmin= twtre tre是恢復(fù)時間。是恢復(fù)時間。（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q 定義：定義： q = tw/t 最大占空比：最大占空比： qmax= tw/ tmin73四四 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用圖中，圖中，v/o的下降沿比的下降沿比vi的的下降沿滯后了時間下降沿滯后了時間tw。當(dāng)當(dāng)v/o=1時，與門打開，時，與門打開，vo= vf。當(dāng)。當(dāng)v/o=0時，與時，與門關(guān)閉，門關(guān)閉，vo為低電平。為低電平。顯然與門打開的時間是顯然與門打開的時間是恒定不變的，就是單穩(wěn)恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖輸出脈沖v/o的寬度的寬度tw。1&viovvo

36、單穩(wěn)與門vftwvivovfov延時延時2定時定時74例：試設(shè)計一個電路，以實現(xiàn)如下控制要求。例：試設(shè)計一個電路，以實現(xiàn)如下控制要求。燈燈1亮亮0.34s，燈，燈2暗暗燈燈2亮亮0.25s，燈，燈1暗暗燈燈1、燈、燈2全滅全滅0.41s1s0.34s0.25s0.41svi1vo1vo2單穩(wěn)單穩(wěn)0.34s單穩(wěn)單穩(wěn)0.25svo1vi2vi1燈燈1vo2燈燈2175 . 整形整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號vi，整形成為幅，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vo。vo的幅度的幅度取決于取決于單穩(wěn)單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬

37、度態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tw決定于決定于暫穩(wěn)態(tài)時間。暫穩(wěn)態(tài)時間。ivtwovtvitvotw763. 觸摸定時控制開關(guān)觸摸定時控制開關(guān) 555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片p，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳輸入端（管腳2）加入一個負(fù)）加入一個負(fù)脈沖，脈沖，555輸出端輸出高電平，輸出端輸出高電平，燈泡（燈泡（rl）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時間（時間（tw）結(jié)束時，）結(jié)束時，555輸出輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時該觸摸開關(guān)可用于夜間定時照明，定時時間可由照明，定時時間可由rc參數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。84762153555+vccrlr100kc100c10.01(+6v)p774. 觸摸、聲控雙功能延時燈觸摸、聲控雙功能延時燈555和和t1、r3、r2、c4組成單穩(wěn)定時電路，定時組成單穩(wěn)定時電路，定時（即燈亮）時間約為（即燈亮）時間約為1分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片壓電陶瓷片時，時，htd將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)t2、t1放大，觸發(fā)放大，觸發(fā)555，使使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管scr，電燈亮；