任務(wù)5 認(rèn)識(shí)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生于變換電路

1、任務(wù)任務(wù)5 秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作秒脈沖發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作認(rèn)識(shí)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與變換電路認(rèn)識(shí)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與變換電路教學(xué)目錄教學(xué)目錄概概 述述 一、一、脈沖信號(hào)脈沖信號(hào) 所謂脈沖信號(hào)，就是在瞬間突然變化、作用時(shí)間極所謂脈沖信號(hào)，就是在瞬間突然變化、作用時(shí)間極短的電壓或電流。它可能是周期性的，也可能是非周短的電壓或電流。它可能是周期性的，也可能是非周期性或單次的脈沖。期性或單次的脈沖。 矩形脈沖尖脈沖鋸齒波階梯波方波鐘形脈沖斷續(xù)正弦波梯形波概概 述述 二二、脈沖信號(hào)的主要參數(shù)脈沖信號(hào)的主要參數(shù)OuttrtfTUmUm0.9Um0.5Um0.1tw脈沖上升時(shí)脈沖上升時(shí)間（前沿）間（前沿）脈沖幅度脈

2、沖幅度脈沖下降時(shí)脈沖下降時(shí)間（后沿）間（后沿）脈沖寬度脈沖寬度脈沖周期脈沖周期占空比占空比wtqT概概 述述 三三、脈沖波形的產(chǎn)生脈沖波形的產(chǎn)生（1）利用振蕩器電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，）利用振蕩器電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，這種方式這種方式不需要外加觸發(fā)信號(hào)不需要外加觸發(fā)信號(hào)，只需要電路的電源，只需要電路的電源，這種電路稱為這種電路稱為多諧振蕩電路多諧振蕩電路。（2）通過(guò)各種整形電路，把已有的周期性變化波形）通過(guò)各種整形電路，把已有的周期性變化波形變換為符合要求的矩形脈沖，電路自身不能產(chǎn)生脈變換為符合要求的矩形脈沖，電路自身不能產(chǎn)生脈沖信號(hào)。常用的電路有沖信號(hào)。常用的電路有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和和施密特觸發(fā)施密特觸發(fā)器。器。5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.1 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器門電路構(gòu)成的多諧振蕩器1. 對(duì)稱式多諧振蕩器對(duì)稱式多諧振蕩器D1和和D2是兩個(gè)反相器。是兩個(gè)反相器。C1和和C2是兩個(gè)耦合電容，是兩個(gè)耦合電容，C1=C2=C，RF1和和RF2是兩個(gè)反饋電阻，且是兩個(gè)反饋電阻，且RF1=RF2=RF，反相器，反相器D3做整形緩沖電路。做整形緩沖電路。若若D門的閾值電壓門的閾值電壓UTH=VDD/2，則振蕩周期，則振蕩周期T 1.4 RFC 5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.1 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器門電路構(gòu)成的多諧振蕩器2. 帶帶RC的環(huán)形的環(huán)形多諧振蕩

4、器多諧振蕩器D1和和D2是兩個(gè)反相器。是兩個(gè)反相器。C1和和C2是兩個(gè)耦合電容，是兩個(gè)耦合電容，C1=C2=C，RF1和和RF2是兩個(gè)反饋電阻，且是兩個(gè)反饋電阻，且RF1=RF2=RF，反相器，反相器D3做整形緩沖電路。做整形緩沖電路。5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.1 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器門電路構(gòu)成的多諧振蕩器2. 帶帶RC的環(huán)形的環(huán)形多諧振蕩器多諧振蕩器帶帶RC的環(huán)形多諧振蕩的環(huán)形多諧振蕩器工作波形如圖所示。器工作波形如圖所示。T 2.2RPC 5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器石英晶體的頻率穩(wěn)定性非常高，誤差只有石英晶體的頻率穩(wěn)定性非常高，

5、誤差只有10-610-11，因此在，因此在頻率穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合多采用石英晶體振蕩器。頻率穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合多采用石英晶體振蕩器。5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器圖圖a所示電路中所示電路中f0通常為幾兆赫通常為幾兆赫到幾十兆赫。到幾十兆赫。圖圖bd是另外幾是另外幾種常用的石英種常用的石英晶體振蕩器，晶體振蕩器，其中圖其中圖b中的中的f0=100kHz；c、d中的中的f0=32768Hz=215Hz，常用作數(shù)，常用作數(shù)字電子鐘中的字電子鐘中的時(shí)標(biāo)信號(hào)。時(shí)標(biāo)信號(hào)。5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩

6、器1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理555定時(shí)器定時(shí)器為為數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬混合集成電路?？僧a(chǎn)生精確的時(shí)間延混合集成電路?？僧a(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，內(nèi)部有遲和振蕩，內(nèi)部有3個(gè)個(gè)5K的電阻分壓器，故稱的電阻分壓器，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。許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 8腳雙列直插型腳雙列直插型 8腳腳T0-99型型 14腳雙列直插型腳雙列直插型 12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

7、型產(chǎn)品雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品產(chǎn)品單單555型號(hào)的最后幾位型號(hào)的最后幾位數(shù)碼數(shù)碼5557555雙雙555型號(hào)的最后幾位型號(hào)的最后幾位數(shù)碼數(shù)碼5567556優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)能力較大較大低功耗、高輸入低功耗、高輸入阻抗阻抗電源電壓工作范圍電源電壓工作范圍516V318V負(fù)載電流負(fù)載電流可達(dá)可達(dá)200mA可達(dá)可達(dá)4mA5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和

8、工作原理電阻分壓器電阻分壓器電壓比較器電壓比較器基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器輸出緩沖反相器輸出緩沖反相器集電極開路輸出三極管集電極開路輸出三極管控制電壓控制電壓閾值輸入閾值輸入觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入DISVC1放電端放電端CCCVV321CCCVV312VC2DRRS5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器VC1VC2CO外接電壓外接電壓UCO時(shí)時(shí)COCUV1COCUV212DR低電平有效的復(fù)位輸入端低電平有效的復(fù)位輸入端正常工作時(shí)，處于高電平正常工作時(shí)，處于高電平輸出為輸出為0時(shí)，時(shí)，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，輸出為輸出為1時(shí)，時(shí)，T截止。截止。用于提高電路的負(fù)用

9、于提高電路的負(fù)載能力。載能力。SRUU時(shí)，時(shí)， 輸出輸出高電平，反之則輸高電平，反之則輸出低電平。出低電平。1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理當(dāng)當(dāng)TH2/3VCC， TR 1/3VCC時(shí)，時(shí)，R=0、S=1，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，V0=0RVC1VC2S當(dāng)當(dāng)TH2/3VCC， TR 1/3VCC時(shí)，時(shí)，R=1、S=0，T截止，截止，V0=1DR當(dāng)當(dāng)TH2/3VCC， TR 1/3VCC時(shí)，時(shí)，R=1、S=1，V0保持保持由上可由上可得如下得如下口訣：口訣：大于、大于、出大于、大于、出0；小于、小于、出小于、小于、出1；小于、大于、保持小于、大于、保持1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作

10、原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理 16555定時(shí)器的功能表定時(shí)器的功能表 CCV3/2CCV3/ 1CCV3/2CCV3/2CCV3/ 1CCV3/ 1TH接至反相輸入端，當(dāng)接至反相輸入端，當(dāng)TH2/3UCC時(shí)，時(shí)，UC1輸出低輸出低電平，使觸發(fā)器置電平，使觸發(fā)器置0，故稱為，故稱為高觸發(fā)端高觸發(fā)端； TR接至同相輸入端，當(dāng)接至同相輸入端，當(dāng)TRUR2時(shí)，時(shí)，UC2輸出低輸出低電平，使觸發(fā)器置電平，使觸發(fā)器置1，故稱為，故稱為低觸發(fā)端低觸發(fā)端。 1. 555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和工作原理接通電源，接通電源，VCC經(jīng)經(jīng)R1、R2對(duì)電容對(duì)電容C充充電，當(dāng)電，當(dāng)uc =2/3 VCC時(shí)，時(shí)，

11、uo翻轉(zhuǎn)為低電翻轉(zhuǎn)為低電平。同時(shí)，平。同時(shí)，T飽和飽和導(dǎo)通，導(dǎo)通，C經(jīng)經(jīng)R2對(duì)對(duì)DIS端放電。電路進(jìn)入端放電。電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)第一暫穩(wěn)態(tài)。在電容在電容C放電過(guò)程中，放電過(guò)程中，uc隨之下降。當(dāng)隨之下降。當(dāng)下降到下降到1/3VCC時(shí)，輸出時(shí)，輸出uo由低電平翻轉(zhuǎn)由低電平翻轉(zhuǎn)到高電平，放電管到高電平，放電管T截止，電路進(jìn)入截止，電路進(jìn)入第第二暫穩(wěn)態(tài)二暫穩(wěn)態(tài)。 電路進(jìn)入第二暫電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)后，穩(wěn)態(tài)后，T處于處于截止?fàn)顟B(tài)。截止?fàn)顟B(tài)。VCC又經(jīng)又經(jīng)R1、 R2對(duì)對(duì)C充電。當(dāng)充電。當(dāng)uc充到充到2/3VCC時(shí)，輸出時(shí)，輸出由高電平翻轉(zhuǎn)到由高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，電路返低電平，電路返回到第一暫穩(wěn)態(tài)。回到第

12、一暫穩(wěn)態(tài)。 此后電路交替進(jìn)此后電路交替進(jìn)行充、放電，使行充、放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而輸出交替，從而輸出周期性的矩形脈周期性的矩形脈沖。沖。2. 555定時(shí)器定時(shí)器構(gòu)成構(gòu)成的的多諧振蕩器多諧振蕩器結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理電容電容C充電充電充充=( R1+R2)C 電容電容C放電放電放放= R2C 振蕩周期為：振蕩周期為： T0.7(R1+2R2)C占空比為：占空比為： 2. 555定時(shí)器定時(shí)器構(gòu)成構(gòu)成的的多諧振蕩器多諧振蕩器結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理%1002)2(7 . 0)(7 . 0%10021212121w1RRRRCRRCRRTtq3. 占空比占空比的的多諧

13、振蕩器多諧振蕩器充電回路變?yōu)槌潆娀芈纷優(yōu)閂CCR1VD1C地。地。 放電回路變?yōu)榉烹娀芈纷優(yōu)镃VD2R2DIS地。地。CRt1w17 . 0CRt2w27 . 0CRRttT)(7 . 021w2w1%100%100211w1RRRTtq 將充放電回路分開，并接入調(diào)節(jié)元件將充放電回路分開，并接入調(diào)節(jié)元件，如圖所示，就構(gòu)成一個(gè)，如圖所示，就構(gòu)成一個(gè)占空比可調(diào)的矩形脈沖發(fā)生器。占空比可調(diào)的矩形脈沖發(fā)生器。調(diào)節(jié)范圍為調(diào)節(jié)范圍為10%90%。 5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器【例【例5-1】圖示是簡(jiǎn)易溫控報(bào)警電路，試分析電路的工作原理。】圖示是

14、簡(jiǎn)易溫控報(bào)警電路，試分析電路的工作原理。 555定時(shí)器構(gòu)成了一個(gè)多諧振蕩器。常溫下定時(shí)器構(gòu)成了一個(gè)多諧振蕩器。常溫下ICEO隨溫度升高而快隨溫度升高而快速增大。速增大。當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度值時(shí)，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度值時(shí)，ICEO較小，復(fù)位端較小，復(fù)位端 (4腳腳)為低為低電平，振蕩電路不工作，揚(yáng)聲器不發(fā)聲。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，電平，振蕩電路不工作，揚(yáng)聲器不發(fā)聲。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，ICEO較大，復(fù)位端較大，復(fù)位端 (4腳腳)的電位為高電平，振蕩電路開始工作，揚(yáng)的電位為高電平，振蕩電路開始工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。聲器發(fā)出報(bào)警聲音。5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多

15、諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器【例例5-2】圖示圖示電路電路是用是用555定時(shí)器定時(shí)器構(gòu)成的電子雙音門鈴電路，試分構(gòu)成的電子雙音門鈴電路，試分析其工作原理。析其工作原理。 5.1 多諧振蕩器多諧振蕩器5.1.3 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器解：在圖示電路中，在圖示電路中，555定時(shí)器構(gòu)成了一個(gè)多諧振蕩器。定時(shí)器構(gòu)成了一個(gè)多諧振蕩器。 當(dāng)按鈕當(dāng)按鈕SB按下時(shí)，開關(guān)閉合，按下時(shí)，開關(guān)閉合，+VCC經(jīng)經(jīng)VD2向向C3充電，充電，P點(diǎn)電點(diǎn)電位迅速充至位迅速充至+VCC，復(fù)位解除；由于，復(fù)位解除；由于VD1將將R3旁路，旁路，+VCC經(jīng)經(jīng)VD1、R1、R2向向C充電，充電時(shí)間常數(shù)為

16、充電，充電時(shí)間常數(shù)為(R1+R2)C，放電時(shí)間常數(shù)為，放電時(shí)間常數(shù)為R2 C，多諧振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩，多諧振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)出高音揚(yáng)聲器發(fā)出高音。 當(dāng)按鈕當(dāng)按鈕SB松開時(shí)，開關(guān)斷開，由于電容松開時(shí)，開關(guān)斷開，由于電容C3儲(chǔ)存的電荷經(jīng)儲(chǔ)存的電荷經(jīng)R4放電要維持一段時(shí)間，在放電要維持一段時(shí)間，在P點(diǎn)電位降至復(fù)位電平之前，電路將點(diǎn)電位降至復(fù)位電平之前，電路將繼續(xù)維持振蕩。但此時(shí)繼續(xù)維持振蕩。但此時(shí)+VCC經(jīng)經(jīng)R3、R1、R2向向C充電，充電時(shí)間充電，充電時(shí)間常數(shù)增加為常數(shù)增加為(R3+R1+R2)C，放電時(shí)間常數(shù)仍為，放電時(shí)間常數(shù)仍為R2 C，多諧振蕩，多諧振蕩器產(chǎn)生低頻振蕩，器產(chǎn)生低頻振

17、蕩，揚(yáng)聲器發(fā)出低音揚(yáng)聲器發(fā)出低音。 當(dāng)電容當(dāng)電容C3持續(xù)放電，使持續(xù)放電，使P點(diǎn)電位降至點(diǎn)電位降至555的復(fù)位電平以下時(shí)，的復(fù)位電平以下時(shí)，多諧振蕩器停止振蕩，多諧振蕩器停止振蕩，揚(yáng)聲器停止發(fā)聲揚(yáng)聲器停止發(fā)聲。 調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，可以改變高、低音發(fā)聲頻率以及低音維持調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)，可以改變高、低音發(fā)聲頻率以及低音維持時(shí)間。時(shí)間。5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器v 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：(1)它有它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài)，在沒有受到外界觸兩個(gè)工作狀態(tài)，在沒有受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)；發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)；(2)

18、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(shí)間以后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間以后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)；(3)暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與觸暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)。發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)。v 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛，通常用于脈單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛，通常用于脈沖信號(hào)的展寬、延時(shí)及整形。沖信號(hào)的展寬、延時(shí)及整形。5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2.1 CMOS門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.當(dāng)當(dāng)ui為高電平為高電平(無(wú)觸發(fā)信號(hào)無(wú)

19、觸發(fā)信號(hào))時(shí)，電路處于時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定狀態(tài)，uo1=0，uo2=1。2.當(dāng)在輸入端加負(fù)觸發(fā)脈沖當(dāng)在輸入端加負(fù)觸發(fā)脈沖時(shí)，電路迅速進(jìn)入時(shí)，電路迅速進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)暫穩(wěn)狀態(tài)，uo1=1，uo2=0。3.電路在暫穩(wěn)態(tài)期間，電路在暫穩(wěn)態(tài)期間，uo1對(duì)對(duì)電容充電，使電容充電，使uC 按指數(shù)規(guī)律按指數(shù)規(guī)律上升，上升，uR按指數(shù)規(guī)律下降，按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)當(dāng)uR下降到下降到D2門的閾值電壓門的閾值電壓時(shí)，時(shí)，電路自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)電路自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。4.暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C上已充有一定的電壓，因此，電路返回穩(wěn)上已充有一定的電壓，因此，電路返回穩(wěn)態(tài)后需經(jīng)態(tài)后需經(jīng)C的放電過(guò)程，電容上的電壓才

20、能恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的數(shù)值，的放電過(guò)程，電容上的電壓才能恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的數(shù)值，這一過(guò)程即為這一過(guò)程即為恢復(fù)過(guò)程恢復(fù)過(guò)程?；蚍情T構(gòu)成，或非門構(gòu)成，低電平觸發(fā)低電平觸發(fā)5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2.1 CMOS門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RCVVVRCt7 . 05 . 00lnDDDDDDw5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2.1 CMOS門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也可以由或非門構(gòu)成，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器也可以由或非門構(gòu)成，高電平觸發(fā)。高電平觸發(fā)。5.2.2 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 27工作原理：工作原理：穩(wěn)態(tài)為穩(wěn)態(tài)為

21、0 低觸發(fā)低觸發(fā)有效置有效置1 T截止，截止， C充電充電 自動(dòng)返自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)回穩(wěn)態(tài)0 提高基準(zhǔn)電提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的壓穩(wěn)定性的濾波電容濾波電容 輸出脈沖的寬度輸出脈沖的寬度tw1.1RC。當(dāng)觸發(fā)脈沖當(dāng)觸發(fā)脈沖uI為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，VCC通過(guò)通過(guò)R對(duì)對(duì)C充電，充電，當(dāng)當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，高觸發(fā)端時(shí)，高觸發(fā)端TH有效置有效置0；此時(shí)，；此時(shí)，放電管導(dǎo)通，放電管導(dǎo)通，C放電，放電，TH = uC =0。穩(wěn)態(tài)為。穩(wěn)態(tài)為0狀態(tài)。狀態(tài)。 此時(shí)放電管此時(shí)放電管T截止，截止，VCC通過(guò)通過(guò)R對(duì)對(duì)C充電。充電。 當(dāng)當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，使高觸發(fā)端時(shí)，使高觸發(fā)端TH有效，置有效，置0

22、狀態(tài)，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管狀態(tài)，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管T導(dǎo)通。導(dǎo)通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過(guò)導(dǎo)通的放電管通過(guò)導(dǎo)通的放電管T放電，放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。 T導(dǎo)通，導(dǎo)通， C放電放電 5.2.2 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器【例【例5-3】圖示】圖示電路電路為為555定時(shí)器構(gòu)成的觸摸定時(shí)控制開關(guān)，試分析定時(shí)器構(gòu)成的觸摸定時(shí)控制開關(guān)，試分析其工作原理。其工作原理。解：解：圖示電路中圖示電路中555定時(shí)器定時(shí)器接成了一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接成了一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，由于當(dāng)用手觸摸金屬片時(shí)，由于人體的感

23、應(yīng)電壓，相當(dāng)于在人體的感應(yīng)電壓，相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端觸發(fā)輸入端(2腳腳)加入了一個(gè)加入了一個(gè)負(fù)脈沖，電路被觸發(fā)，轉(zhuǎn)入負(fù)脈沖，電路被觸發(fā)，轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，暫穩(wěn)狀態(tài)，輸出高電平，燈輸出高電平，燈泡被點(diǎn)亮。泡被點(diǎn)亮。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間經(jīng)過(guò)一段時(shí)間(tw)后，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，后，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，輸輸出低電平，燈泡熄滅。出低電平，燈泡熄滅。 燈泡燈泡點(diǎn)亮的時(shí)間為點(diǎn)亮的時(shí)間為 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R、C的取值，可控制的取值，可控制燈泡點(diǎn)亮的時(shí)間。燈泡點(diǎn)亮的時(shí)間。5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)型不可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型不可

24、重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，再加入觸發(fā)脈沖不影響電路的工作過(guò)程，必須在暫穩(wěn)，再加入觸發(fā)脈沖不影響電路的工作過(guò)程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束以后，才能接收下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。態(tài)結(jié)束以后，才能接收下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。可重復(fù)觸發(fā)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(jìn)入暫穩(wěn)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路被觸發(fā)而進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸態(tài)期間，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)寬度。發(fā)，輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)寬度。v 不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器741215

25、.2.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121邏輯功能表邏輯功能表5.2.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器v 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的外部元件連接的外部元件連接使用外接電阻使用外接電阻Rext/ Cext （下降沿有效）（下降沿有效）使用內(nèi)接電阻使用內(nèi)接電阻Rin （上升沿有效）（上升沿有效）5.2.4 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5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.脈沖整形脈沖整形2.

26、脈沖定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖定時(shí)脈沖定時(shí)5.2.4 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5.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3.脈沖延時(shí)脈沖延時(shí)5.3.1 門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器可以把輸入緩慢變化的不規(guī)則波形整形成為適合施密特觸發(fā)器可以把輸入緩慢變化的不規(guī)則波形整形成為適合數(shù)字電路所需要的矩形脈沖。它有數(shù)字電路所需要的矩形脈沖。它有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，這兩個(gè)穩(wěn)定，這兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和狀態(tài)的維持都依賴于外加觸發(fā)信號(hào)。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和狀態(tài)的維持都依賴于外加觸發(fā)信號(hào)。5.3.1 門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器5

27、.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器uo=1，電路處于第一穩(wěn)態(tài)。，電路處于第一穩(wěn)態(tài)。uo=0，電路處于第二穩(wěn)態(tài)。，電路處于第二穩(wěn)態(tài)。在在ui上升過(guò)程中，只要上升過(guò)程中，只要uiUT+，觸發(fā)器由第一穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)，觸發(fā)器由第一穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)。在態(tài)。在ui下降過(guò)程中，只要下降過(guò)程中，只要uiU T-，觸發(fā)器就可以由第二穩(wěn)態(tài)返，觸發(fā)器就可以由第二穩(wěn)態(tài)返回到第一穩(wěn)態(tài)?；氐降谝环€(wěn)態(tài)。UT+稱為正向閾值電壓。稱為正向閾值電壓。UT - 稱為反向閾值電壓。稱為反向閾值電壓?；夭罨夭頣+T-TUUU5.3.2 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器0ui1/3V

28、cc時(shí)，uo=uOH。1/3Vccui2/3Vcc時(shí)，保持，uo=uOH。2/3Vccui時(shí)，uo=uOL。1/3Vccui2/3Vcc時(shí)，保持，uo=uOL。0ui1/3Vcc時(shí)，uo=uOH。如果在UIC加上控制電壓，則可以改變UT+和UT5.3.2 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器電路的回差電壓為：電路的回差電壓為： 13TTTCCUUUV5.3.3 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器5.3.4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器1. 波形變換波形變換利用施密特觸發(fā)器能很

29、方便地將連續(xù)變化的正弦波或利用施密特觸發(fā)器能很方便地將連續(xù)變化的正弦波或三角波變換成矩形波三角波變換成矩形波。5.3.4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器2. 脈沖整形脈沖整形5.3.4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器3. 脈沖幅度鑒別脈沖幅度鑒別5.3.4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器圖圖a示示電路電路為冰箱中的溫度控制系統(tǒng)。設(shè)傳感器的輸出變化為為冰箱中的溫度控制系統(tǒng)。設(shè)傳感器的輸出變化為1V/，傳感器的輸出波形如圖，傳感器的輸出波形如圖b所示，將冰箱的溫度控制在所示，將冰箱的溫

30、度控制在46之間。試分析電路的工作原理，并說(shuō)明采用施密特觸發(fā)器作為溫之間。試分析電路的工作原理，并說(shuō)明采用施密特觸發(fā)器作為溫度比較器的好處。度比較器的好處。由于傳感器的輸出為由于傳感器的輸出為1V/，若將冰箱的溫度控制在，若將冰箱的溫度控制在46之間，之間，則施密特觸發(fā)器的則施密特觸發(fā)器的UT+=6V，UT- =4V。故故當(dāng)當(dāng)u14V時(shí)時(shí)，施密特觸發(fā)器輸出高電平，即，施密特觸發(fā)器輸出高電平，即u2=1，冰箱壓縮機(jī)冰箱壓縮機(jī)不工作；不工作；5.3.4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用5.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器當(dāng)當(dāng)4Vu16V時(shí)時(shí)，施密特觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)，輸出仍為高電，施密特觸發(fā)器保

31、持原來(lái)的狀態(tài)，輸出仍為高電平，即平，即u2=1，冰箱壓縮機(jī)不工作冰箱壓縮機(jī)不工作；當(dāng)當(dāng)u2 6V時(shí)，施密特觸發(fā)器輸出低電平，即時(shí)，施密特觸發(fā)器輸出低電平，即u2=0，冰箱壓縮機(jī)工冰箱壓縮機(jī)工作作，使溫度迅速降低。施密特觸發(fā)器輸出波形如圖所示，在，使溫度迅速降低。施密特觸發(fā)器輸出波形如圖所示，在u2低低電平期間，冰箱壓縮機(jī)工作。電平期間，冰箱壓縮機(jī)工作。采用施密特觸發(fā)采用施密特觸發(fā)器后，冰箱壓縮器后，冰箱壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)間間隔機(jī)啟動(dòng)時(shí)間間隔長(zhǎng)，可以避免壓長(zhǎng)，可以避免壓縮機(jī)過(guò)于頻繁工縮機(jī)過(guò)于頻繁工作，延長(zhǎng)壓縮機(jī)作，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，同的使用壽命，同時(shí)減少噪聲。時(shí)減少噪聲。5.4 555定時(shí)器的應(yīng)用訓(xùn)練定時(shí)器的應(yīng)用訓(xùn)練1.訓(xùn)練目的訓(xùn)練目的2.設(shè)備與器件設(shè)備與器件1)熟悉熟悉555型集成時(shí)基電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。型集成時(shí)基電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。2)掌握掌握555型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用。型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用。 5V直流電源，邏輯電平