第7章脈沖波形的產(chǎn)生與變換

1、2022年3月23日星期三7時(shí)48分1秒1第第7章章 脈沖波形的變換與產(chǎn)生脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.2 7.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器7.3 7.3 多諧振蕩器多諧振蕩器 7.1 7.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.4 5557.4 555定時(shí)器及應(yīng)用定時(shí)器及應(yīng)用 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒23 3、重點(diǎn)掌握由、重點(diǎn)掌握由555555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)算。的計(jì)算。1 1、正確理解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振、正確理解

2、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的電路工作方式及應(yīng)用。蕩器的電路工作方式及應(yīng)用。2 2、掌握、掌握555555定時(shí)器的工作原理。定時(shí)器的工作原理。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒3 電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)；電路在沒有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)； 在外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)在外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài); ; 由于電路中由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)保持延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)保持,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅

3、取與持續(xù)時(shí)間僅取與RC參數(shù)值有關(guān)。參數(shù)值有關(guān)。7.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒4 門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按電路形式不同按電路形式不同工作特點(diǎn)劃分工作特點(diǎn)劃分第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒5 (a) v vO Ov vI It tw wt tw w (b) vOvItwtw不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)沒有被

4、重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā)第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒61. 定時(shí)定時(shí) 該電路可用于頻率計(jì)該電路可用于頻率計(jì) vO 與與門門 vA vB tW 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器觸發(fā)器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒7 A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw

5、1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延時(shí)延時(shí)第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒83. 噪聲消除電路噪聲消除電路 單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度而小于信號(hào)脈寬，才可單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度而小于信號(hào)脈寬，才可消除噪聲。消除噪聲。 如用如用 I作為下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器觸發(fā)脈沖作為下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器觸發(fā)脈沖,干擾加入干擾加入,就會(huì)造成就會(huì)造成計(jì)數(shù)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)錯(cuò)誤. vI Q vO 噪聲噪聲 C R VCC Cext Rext/Cext 74121 A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3

6、月23日星期三7時(shí)48分2秒9 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。 電路有兩個(gè)閾值電壓。電路有兩個(gè)閾值電壓。 輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路的閾值輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓電壓分別是正向閾值電壓（VT+）和負(fù)閾值電壓（）和負(fù)閾值電壓（VT-） 。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒10同相輸出施密特觸發(fā)器同相輸出施密特觸發(fā)器反相輸出施密特觸發(fā)器反相輸出施密特觸發(fā)器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo

7、VT VT+ VOH VOL oVT+ vO VOH VOL VT- - vI第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒11 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT T+ +v vT T- - 1 vI vO 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分2秒12 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (a) vO vI 1 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (b) 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒1

8、3 1 v vo ov vI I vI O vO O vO O VT1 t t t vI O vO O vO O VT2 t t t 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒14 VT- vI 0 VT+ 0 t vO VO H VO L 0 1 o oI I o VT+ vO VOH VOL VT- - vI 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒15多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；通過(guò)電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)通過(guò)電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生

9、自激振蕩，無(wú)需外觸發(fā)；生自激振蕩，無(wú)需外觸發(fā)；輸出周期性的矩形脈沖信號(hào)，由于含有豐富的諧波分量，輸出周期性的矩形脈沖信號(hào)，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。故稱作多諧振蕩器。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒16 開關(guān)電路 RC延時(shí)環(huán)節(jié)開關(guān)器件開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平：產(chǎn)生高、低電平反饋延遲環(huán)節(jié)（反饋延遲環(huán)節(jié)（ RC電路）電路）：利用：利用RC電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，輸出電壓經(jīng)延時(shí)后，反饋到開關(guān)器件輸入端，改變電延時(shí)，輸出電壓經(jīng)延時(shí)后，反饋到開關(guān)器件輸入端，改變電路的輸出狀態(tài)，以獲得所脈沖波形輸出。路的輸出狀態(tài)，以獲得所脈沖波形

10、輸出。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒17第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒18為數(shù)字模擬混合集成電路。可產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，內(nèi)部有3個(gè)5K的電阻分壓器，故稱555。在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒19各公司生產(chǎn)的各公司生產(chǎn)的555定時(shí)器的定時(shí)器的邏輯功能邏輯功能與與外引線排列外引線排列都完全相同都完全相同 雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品單555型號(hào)的最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號(hào)的最后幾位數(shù)碼556

11、7556優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍516V318V負(fù)載電流可達(dá)200mA可達(dá)4mA第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒20電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管T緩沖器第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分3秒21（1） 電阻分壓器 由3個(gè)5k的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒22（2） 電壓比較器C1和C2。當(dāng)UU時(shí)， UC輸出高電平，反之則輸出低電平。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分

12、4秒23CO為控制電壓輸入端。當(dāng)CO懸空時(shí)，UR12/3VCC，UR21/3VCC。當(dāng)COUCO時(shí)，UR1UCO，UR21/2UCO 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒24TH稱為高觸發(fā)端，TR 稱為低觸發(fā)端。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒25（3） 基本RS觸發(fā)器 其置0和置1端為低電平有效觸發(fā)。R是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時(shí)，必須使R處于高電平。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒26（4） 放電管TT是集電極開路的三極管。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開關(guān)。輸出為0時(shí)，T導(dǎo)通，輸

13、出為1時(shí)，T截止。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒27（5）緩沖器 緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒28TH接至反相輸入端，當(dāng)THUR1時(shí)，UC1輸出低電平，使觸發(fā)器置0，故稱為高觸發(fā)端（有效時(shí)置0）； TR接至同相輸入端，當(dāng)TRUR2時(shí)，UC2輸出低電平，使觸發(fā)器置1，故稱為低觸發(fā)端（有效時(shí)置1）。 555定時(shí)器的功能表 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒29思路：外觸發(fā)自動(dòng)返回思路：外觸發(fā)自動(dòng)返回 使低觸發(fā)置1端TR有效暫穩(wěn)態(tài)1通過(guò)

14、電容C的充放電使高觸發(fā)置0端TH有效穩(wěn)態(tài)0第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分4秒301 1、電路圖、電路圖電路元件是如何連接的？電路元件是如何連接的？第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒312 2、工作原理、工作原理當(dāng)觸發(fā)脈沖uI為高電平時(shí),VCC通過(guò)R對(duì)C充電,當(dāng)VTH=uC2/3VCC時(shí),高觸發(fā)端VTH有效,輸出置0；此時(shí),放電管導(dǎo)通,C放電,VTH= uC=0。電路處于穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)0。 此時(shí)放電管T截止，VCC通過(guò)R對(duì)C充電。 當(dāng)VTH=uC2/3VCC時(shí),使高觸發(fā)端VTH有效,輸出置0狀態(tài),電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)0，此時(shí)放

15、電管T導(dǎo)通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過(guò)導(dǎo)通的放電管T放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。 當(dāng)觸發(fā)脈沖uI下降沿到來(lái)時(shí)，低觸發(fā)端TR有效，輸出置1狀態(tài)，電路進(jìn)入狀態(tài)1。（暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)1） 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒32Vct03 3、工作波形、工作波形Vit0Vot0Tw輸出脈沖的寬度輸出脈沖的寬度Tw1.1RCTw可重復(fù)觸發(fā)？可重復(fù)觸發(fā)？不可重復(fù)觸發(fā)？不可重復(fù)觸發(fā)？第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒334 4、用用555555定時(shí)器組成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Vit0Vot0Vct0TwTw第7章 脈沖波形的產(chǎn)

16、生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒345 5、應(yīng)用、應(yīng)用sRCTw1110100101001 . 11 . 163 （1）觸摸定時(shí)控制電路）觸摸定時(shí)控制電路第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒355 5、應(yīng)用、應(yīng)用（2）心律失常報(bào)警電路）心律失常報(bào)警電路第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒36VAt0VEt0VBt0TwVit0報(bào)警報(bào)警第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒376 6、應(yīng)、應(yīng)用用multisimmultisim仿真軟件分析脈沖電路仿真軟件分析脈沖電路sRCTw94

17、.5001054.451054.451 . 11 . 193 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒386 6、應(yīng)、應(yīng)用用multisimmultisim仿真軟件分析脈沖電路仿真軟件分析脈沖電路ssTw5005 . 2*200格格第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒39如將如將5腳外接電壓腳外接電壓Vco，電路的脈寬會(huì)改變嗎，電路的脈寬會(huì)改變嗎?Vco增加，脈寬如何改變?cè)黾?，脈寬如何改變? 是增加或減小是增加或減小?課后探究：課后探究：第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒40思考：施密特觸發(fā)器的

18、特點(diǎn)？思考：施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)？回差特性：上升過(guò)程和下降過(guò)程有不同的轉(zhuǎn)回差特性：上升過(guò)程和下降過(guò)程有不同的轉(zhuǎn)換電平換電平UT和和UT。 如何與如何與555定時(shí)器發(fā)生聯(lián)系？定時(shí)器發(fā)生聯(lián)系？ 內(nèi)部比較器有兩個(gè)不同的基準(zhǔn)電壓內(nèi)部比較器有兩個(gè)不同的基準(zhǔn)電壓UR1和和UR2。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒41如果在如果在UIC加上控制電壓加上控制電壓VDD，對(duì)電路有什，對(duì)電路有什么影響？輸出波形有什么變化？么影響？輸出波形有什么變化？第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒42利用放電管T作為一個(gè)受控電子開關(guān)，使電容充電、放電而改變

19、TH=TR，則交替置0、置1。 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分5秒43電容C充電充=( R1+R2)C 電容C放電放= R2C 振蕩器輸出脈沖uO的工作周期為： T0.7(R1+2R2)C VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 3 1 R1 R2 5 7 6 2 vC VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O tPL tPH t t tPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C 第7章 脈沖波形的產(chǎn)生與整形 2022年3月23日星期三7時(shí)48分6秒44用用555555定時(shí)器組成定時(shí)器組成占空比可調(diào)占空比可調(diào)的的多諧振蕩器多諧振蕩器tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC RA RB R1 R2 R3