電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能張金華主編PPT課件

1、掌握脈沖波形的主要參數(shù)及常見脈沖波形；掌握脈沖波形的主要參數(shù)及常見脈沖波形；了解了解非非門組成的多諧振蕩器的電路形式和工作原理；門組成的多諧振蕩器的電路形式和工作原理；會用集成門電路搭接多諧振蕩器；會用集成門電路搭接多諧振蕩器；了解石英晶體多諧振蕩器電路的構(gòu)成；了解石英晶體多諧振蕩器電路的構(gòu)成；掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點；掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點；熟悉集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能及其應(yīng)用；熟悉集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能及其應(yīng)用；掌握施密特觸發(fā)器的工作特點；掌握施密特觸發(fā)器的工作特點；熟悉集成施密特觸發(fā)器的功能及其應(yīng)用；熟悉集成施密特觸發(fā)器的功能及其應(yīng)用；會測試集成施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)。會測試集成施密

2、特觸發(fā)器的主要參數(shù)。第1頁/共31頁脈沖的基本概念一、脈沖的概念 脈沖是指一種瞬間突變、持續(xù)時間極短的電壓或電流信號。它可以是周期性變化的，也可以是非周期性的或單次的。 如圖所示電路是一個簡單的矩形脈沖波信號發(fā)生器，反復(fù)接通和斷開開關(guān)S S，在電阻 上得到的輸出電壓 ， 就是一串矩形脈沖波。波形如圖所示。2ROu第2頁/共31頁脈沖的基本概念二、常見的幾種脈沖波形 脈沖信號種類繁多，常見的脈沖波形有矩形波、鋸齒波、尖峰波、梯形波、階梯波等，如圖所示。數(shù)字電路中用到的脈沖波形通常為矩形波。第3頁/共31頁脈沖的基本概念三、矩形脈沖波的參數(shù) 1 1. 脈沖幅值 脈沖從起始值到最大值之間的變化量，表

3、征脈沖信號強弱的參數(shù)。mU 2 2. 脈沖上升時間 脈沖從起始值開始突變的一邊稱脈沖前沿。脈沖前沿從0.1 0.1 上升到0.90.9 所需的時間稱上升時間 。 值越小，脈沖前沿越陡直，波形越接近理想的脈沖波形。rtmUmUrtrt 3 3. 脈沖下降時間 脈沖從峰值躍變到起始值的一邊稱脈沖后沿。脈沖后沿從0.9 下降到0.1 所需的時間稱下降時間 。 值越小，脈沖后沿越陡直。mUmUftftft 4 4. 脈沖寬度 在0.5 處從一個脈沖的前沿到后沿之間的時間稱脈沖寬度 。 越大，脈沖出現(xiàn)后持續(xù)時間越長。wtmUwtwtwt 6 6. 占空比 脈沖寬度 與脈沖周期 之比稱占空比即 。占空比為

4、50%的矩形波即為方波。DTTtDw 5 5. 脈沖周期 周期性重復(fù)的脈沖，兩個相鄰脈沖前沿（或后沿）之間的時間間隔稱脈沖周期 。其倒數(shù)為脈沖的頻率 ， 。TfTTf1各參數(shù)如圖所示。第4頁/共31頁 多諧振蕩器一、集成門電路組成的多諧振蕩器1.1.電路組成 如圖所示是一個常用的非非門電路多諧振蕩器，圖中兩個非非門接成RC耦合正反饋電路，使之產(chǎn)生振蕩。RC的另一個重要作用是組成定時電路，決定多諧振蕩器的振蕩頻率和脈沖寬度。多諧振蕩器圖形符號常用的非非門電路多諧振蕩器第5頁/共31頁 多諧振蕩器一、集成門電路組成的多諧振蕩器2. 2. 振蕩周期的估算 矩形脈沖的周期是由電容充、放電時間決定，可按

5、下式估算 在實際應(yīng)用中，常通過調(diào)換電容C的容量來粗調(diào)振蕩周期，通過改變電阻R的值來細調(diào)振蕩周期，使電路的振蕩頻率達到要求。 用RC作為定時元件和非門電路組成的多諧振蕩器有多種電路形式。如圖所示。 RCT4 . 1兩個非非門和兩個RCRC電路的多諧振蕩器三個非非門和兩個RCRC電路的環(huán)形多諧振蕩器第6頁/共31頁 多諧振蕩器 二、石英晶體多諧振蕩器 0f 在多諧振蕩器中接入石英晶體，就可以構(gòu)成石英晶體多諧振蕩器。如圖所示。 當信號頻率與石英晶體固有的諧振頻率 相等時，它的阻抗為0 0，使該信號容易通過，形成正反饋，產(chǎn)生振蕩。而對其他頻率，石英晶體呈現(xiàn)高阻抗，正反饋的路徑被切斷，不能起振。因此，振

6、蕩器輸出矩形波的頻率 就等于石英晶體的諧振頻率 ，與電路其他元件參數(shù)無關(guān)。 石英晶體的溫度系數(shù)很小，振蕩頻率穩(wěn)定，常用于電子設(shè)備的基準時間信號。f0f石英晶體第7頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是指有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的波形變換電路。它的工作特性具有如下顯著特點： 第一、 它有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)定狀態(tài)。若無外界觸發(fā)脈沖作用，電路將始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。 第二、 在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，再自動返回穩(wěn)態(tài)。 第三、 暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短通常都是靠RCRC 電路的充、放電過程來維持的。與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。第8頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、

7、不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 不可重復(fù)觸發(fā)型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)以后，再加入觸發(fā)脈沖，電路的輸出脈沖寬度 不受其影響，仍由電路中的R、C參數(shù)確定，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束以后，它才能接收下一個觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的圖形符號和工作波形。如圖所示。wt第9頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 1. 引腳排列及邏輯符號， TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS21的引腳排列和邏輯符號如圖所示。第10頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 2. 2. 邏輯功能 1) 1) 禁止觸發(fā)狀態(tài) 當B為高電平， 中有一個輸入為低

8、電平時，電路為禁止觸發(fā)狀態(tài)， 端維持0。 當B為低電平時，電路為禁止觸發(fā)狀態(tài)， 端維持0。 當 兩個輸入全為高電平時，電路為禁止觸發(fā)狀態(tài)， 端維持0。21AA、0u0u21AA、Ou 2) 2) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能 當B為高電平， 中有一個或兩個產(chǎn)生由1到0的負跳變時， 端有正脈沖輸出。 當 兩個輸入中有一個或兩個為低電平，B產(chǎn)生由0到1的正跳變時， 端有正脈沖輸出。功能表如圖所示。21AA、0u21AA、0u第11頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路被觸發(fā)而進入暫穩(wěn)態(tài)以后，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個 寬度

9、 。它的輸出脈沖脈寬度可根據(jù)觸發(fā)脈沖的輸入情況的不同而改變?？芍貜?fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的圖形符號和工作波形。所圖所示。wt第12頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 1. 引腳排列及邏輯符號 ，TTLTTL集成可重復(fù)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS12374LS123的引腳排列和邏輯符號，如圖所示。二、可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第13頁/共31頁 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 2. 2. 邏輯功能 1) 1) 復(fù)位清0 當 時，不論其他輸入端為何種狀態(tài)，輸出端 立即為0。故 的清0功能具有最高優(yōu)先級。使用其他輸入引腳功能時， 必須置1。功能表如圖所示。0DRDRDRQ2)2)單穩(wěn)態(tài)

10、觸發(fā)功能BQ 當 ，由0到1正跳變時， 端有正脈沖輸出。01ARD、Q 當 ， 由1到0負跳變時， 端有正脈沖輸出。11BRD、AQ 當 ， 由0到1正跳變時， 端也有正脈沖輸出。10BA、DR 3 3）禁止觸發(fā) 在 或 時，電路處禁止觸發(fā)狀態(tài)（即穩(wěn)定狀態(tài)）， 維持0。1AQ0B第14頁/共31頁施密特觸發(fā)器一、施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)與工作波形反相輸出施密特觸發(fā)器 同相輸出施密特觸發(fā)器 1. 1. 主要參數(shù) （1 1）上限觸發(fā)電壓( (正向閾值電壓) ) 上升過程中，輸出電壓 產(chǎn)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值。 （2 2）下限觸發(fā)電壓（負向閾值電壓） 下降過程中，輸出電壓 產(chǎn)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值

11、。 （3 3）回差電壓 。回差電壓越大，施密特觸發(fā)器的抗干擾性越強。ITuUouITuUouTTTUUU 2. 2.工作波形 如圖所示，當輸入三角波時，根據(jù)施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，可得到對應(yīng)施密特觸發(fā)器的輸出波形。第15頁/共31頁施密特觸發(fā)器二、CMOS集成施密特觸發(fā)器集成施密特反相器CC40106 CC4093為四2輸入施密特與非門，引腳與74LS00兼容。 CC40106為六施密特反相器，引腳與74LS04兼容。它與普通反相器的邏輯功能一樣，差異在于施密特反相器存在上、下限觸發(fā)電壓。不同型號的集成施密特觸發(fā)器的 和 具體數(shù)值可從集成電路手冊中查到。如圖所示靜態(tài)參數(shù)如表所示。TUTU第

12、16頁/共31頁施密特觸發(fā)器三、TTL集成施密特觸發(fā)器 74LS24、74LS32、74LS132為四2輸入施密特與非與非門，引腳與74LS00兼容。 74LS13、74LS18為二4輸入施密特與非與非門，引腳與74LS20兼容。 74LS14、74LS19為六施密特反相器，引腳與74LS04兼容。其主要參數(shù)的典型值如表所示。第17頁/共31頁了解了解555555時基電路的電路框圖和引腳功能；時基電路的電路框圖和引腳功能；掌握掌握555555時基電路的邏輯功能；時基電路的邏輯功能；掌握掌握555555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密

13、特觸發(fā)器的電路構(gòu)成，理解其工作原理；器的電路構(gòu)成，理解其工作原理；了解了解555555時基電路的典型應(yīng)用；時基電路的典型應(yīng)用；會搭接和測試會搭接和測試555555時基電路構(gòu)成的雙音報警電路。時基電路構(gòu)成的雙音報警電路。第18頁/共31頁555時基電路一、電路組成和引腳功能1 1電路組成 一般由分壓器、比較器、觸發(fā)器和開關(guān)及輸出等四部分組成。如圖所示。555時基電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)電壓比較器基本RS觸發(fā)器緩沖器分壓器放電三極管第19頁/共31頁555時基電路一、電路組成和引腳功能2 2引腳功能，引腳功能如表所示。第20頁/共31頁555時基電路二、邏輯功能功能表如下表所示。第21頁/共31頁555

14、時基電路的應(yīng)用一、構(gòu)成多諧振蕩器1. 1. 電路組成 如圖所示是555時基電路組成的一個典型多諧振蕩器。定時元件第22頁/共31頁555時基電路的應(yīng)用一、構(gòu)成多諧振蕩器2. 2. 工作過程CCV 設(shè)電路中電容兩端的初始電壓為0 0， 時 ，輸出端為高電平，放電端斷開。電源 對電容C充電，充電回路 地，輸出為高電平。CRRV21CCCCTRTHC31VUUu 如圖所示 隨著電容充電，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平，放電端導(dǎo)通，電容通過開關(guān)管VT放電，放電回路 地。當 時，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出為高電平，放電端斷開，電容C又開始充電，重復(fù)上述過程形成振蕩，輸出電壓為連續(xù)的矩形波。TRC2CCC31Vu 第

15、23頁/共31頁555時基電路的應(yīng)用一、構(gòu)成多諧振蕩器3. 3. 輸出脈沖周期電容充電形成的第一暫穩(wěn)態(tài)時間電容放電形成的第二暫穩(wěn)態(tài)時間所以，電路輸出脈沖周期CRRt)(7 . 0211wCRt22w7 . 0CRRttT)(7 . 021w2w1第24頁/共31頁555時基電路的應(yīng)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1 1電路組成如圖所示是555時基電路組成的一個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。定時元件第25頁/共31頁555時基電路的應(yīng)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2. 2. 工作過程 接通電源， 通過 對電容C充電，使 ，定時器輸出為低電平，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。這時，開關(guān)管 導(dǎo)通，電容C被旁路，電路仍處于原穩(wěn)定狀態(tài)，輸出為低電平。CCVCR、CCCVu32V 當 的負觸發(fā)脈沖到來時，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，進入暫穩(wěn)態(tài)，輸出為高電平。這時，開關(guān)管 截止，電源通過電阻 向電容 充電。當 時，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平， 時，電路由暫穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)，此時，開關(guān)管VT導(dǎo)通，電容C被旁路電路仍處于原穩(wěn)定狀態(tài)，輸出為低電平。0ouCCC32Vu IuVRC第26頁/共31頁555時基電路的應(yīng)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3. 3. 輸出脈沖寬度電容C充電形成的暫態(tài)時間為WtRCt1