脈沖波形發(fā)生器與整形電路555定時(shí)器ppt課件

1、脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路555555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用集成和其它單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成和其它單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器第第6 6章章 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 其它多諧振蕩器電路其它多諧振蕩器電路脈沖產(chǎn)生與整形電路的應(yīng)用脈沖產(chǎn)生與整形電路的應(yīng)用脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路本章教學(xué)基本要求本章教學(xué)基本要求: :熟悉熟悉: (1)555定時(shí)器電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和引腳功能. (2) 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

2、、多諧振蕩和施密特觸發(fā)器的電路、工作波形和參數(shù)的計(jì)算。 （3集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和集成施特觸以器的應(yīng)用電路。理解：理解：石英晶體和門(mén)電路構(gòu)成的方波發(fā)生器的基本電路。石英晶體和門(mén)電路構(gòu)成的方波發(fā)生器的基本電路。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 555定時(shí)器是中規(guī)模集成電路。只要外接少量的阻容元件，就可以很方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、和施密特觸發(fā)器。 根據(jù)內(nèi)部器件類型可分為雙極型(TTL型)和單極型(CMOS型),雙極型型號(hào)為555(單)和556(雙)，電壓使用范圍為5到16V，輸出最大負(fù)載電流可達(dá)到200mA。單極型型號(hào)為755

3、5(單)和7556(雙)，電壓使用范圍為3到18V。輸出最大負(fù)載電流為4mA。6.1 5556.1 555定時(shí)器用其應(yīng)用定時(shí)器用其應(yīng)用脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路下圖為下圖為:雙極型雙極型555定時(shí)器內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)圖和邏輯符號(hào)圖。定時(shí)器內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)圖和邏輯符號(hào)圖。三個(gè)5k電阻構(gòu)成分壓器當(dāng)當(dāng)u+ u-u+ u-時(shí)，輸出時(shí)，輸出ucuc為高電平為高電平（1 1態(tài)）。態(tài)）。當(dāng)當(dāng)u+ u-u+ 1/3 VCC)。 當(dāng)當(dāng) uC 2/3 VCC 時(shí)，滿足時(shí)，滿足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因而因而

4、 uO 為低電平，為低電平，V 導(dǎo)通，電導(dǎo)通，電容容 C 經(jīng)放電管經(jīng)放電管 V 迅速放電完畢，迅速放電完畢，uC 0 V。這時(shí)這時(shí)TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低電平不變。因而，穩(wěn)態(tài)時(shí)保持低電平不變。因而，穩(wěn)態(tài)時(shí) uC 0 V，uO 為低電平。為低電平。充電充電工作原理工作原理 導(dǎo)通導(dǎo)通放電放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) uCOtOuOtUOL

5、UOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC當(dāng)輸入當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖接筛唠娖杰S變?yōu)榈碗娖?應(yīng)應(yīng) 1/3 VCC )時(shí)，使時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC而而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因而，因而 uO 躍變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放躍變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放電管電管 V截止，截止，VCC 又經(jīng)又經(jīng) R 向向 C 充電，充電，uC 上升。上升。UILUOH充電充電脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 3. 自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài) uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32

6、VOtUIHCC31VuItWIVCC 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) UIHUOL TH2/3 VCC放電放電V當(dāng)輸入當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖接筛唠娖杰S變?yōu)榈碗娖?應(yīng)應(yīng) 1/3 VCC)時(shí)，使時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC 而而TH = uC 0 V 1/3 VCC )，因而，因而 uO 重新躍重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，放電管導(dǎo)通，變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，放電管導(dǎo)通，C 經(jīng)經(jīng) V 迅速放電迅速放電 uC 0 V，放電完，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 例例 用上述單穩(wěn)

7、態(tài)電路輸出定時(shí)用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時(shí)時(shí)間為時(shí)間為1 s 1 s 的正脈沖，的正脈沖，R = 27 R = 27 k k，試確定定時(shí)元件，試確定定時(shí)元件 C C 的取值。的取值。 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度 tW 即為暫穩(wěn)態(tài)維持即為暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間，主要取決于充放電元件時(shí)間，主要取決于充放電元件 R、C。 該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬且要求輸入脈寬 tWI 小于輸出脈寬小于輸出脈寬 tWO 。解：解： 因?yàn)橐驗(yàn)?tWO tWO 1.1 RC 1.1 RC故故可取標(biāo)稱值可

8、取標(biāo)稱值 33 33 F F。F33.7k271 . 1S11 . 1WO RtC估算公式估算公式 tWO 1.1 RC脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路三三. .應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1、脈寬的定時(shí)、脈寬的定時(shí) 由于單穩(wěn)態(tài)電路能產(chǎn)生一定寬度tW 的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖可以控制某電路在 tW時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，這就是脈寬的定時(shí)作用。如左圖所示，定時(shí)電路只有在輸如左圖所示，定時(shí)電路只有在輸入入uI下跳沿觸發(fā)下，使單穩(wěn)態(tài)電下跳沿觸發(fā)下，使單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生脈沖定時(shí)信號(hào)路產(chǎn)生脈沖定時(shí)信號(hào)uB，在，在 tW的時(shí)間內(nèi)，信號(hào)的時(shí)間內(nèi)，信號(hào)uA 才通過(guò)才通過(guò)與門(mén)

9、輸出。與門(mén)輸出。 通過(guò)通過(guò)脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路2、脈沖寬度調(diào)制器、脈沖寬度調(diào)制器 由于555定時(shí)器內(nèi)部比較器C1的參考電壓u1+ 按uIC正弦規(guī)律變化，因此在uCP的下跳沿觸發(fā)下，電容C開(kāi)始充電，這樣要求uC使電路恢復(fù)穩(wěn)態(tài)所需閾值電壓和暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間tW 也隨正弦電壓高、低而變。因而在輸出端為一串寬度受正弦波調(diào)制的脈沖波形。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.1.3 6.1.3 用用555555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器的特

10、性和符號(hào)。施密特觸發(fā)器的特性和符號(hào)。 UT+ ：正向閾值電壓：正向閾值電壓 UT-：負(fù)向閾值電壓：負(fù)向閾值電壓 回差電壓回差電壓: UH = UT+ - UT- 施密特觸發(fā)器(a)反相輸出的傳輸特性 (b)反相輸出的符號(hào)圖 (C)同相輸出的傳輸特性.脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當(dāng)當(dāng)TH=TR=uI2/3VCC時(shí)時(shí)電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性u(píng)IuO當(dāng)當(dāng)TH=TR=uI1/3VCC時(shí)時(shí)1/3VCC0當(dāng)當(dāng)1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC時(shí)時(shí)

11、當(dāng)當(dāng)uI1/3VCC時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)uI由高電平逐漸下降，由高電平逐漸下降，且且1/3VCC uI1/3VCC時(shí)時(shí)不變不變不變不變1截止截止11導(dǎo)通導(dǎo)通01導(dǎo)通導(dǎo)通00V 狀態(tài)狀態(tài)OUTRD輸輸 出出 輸輸 入入TRTHCC32V CC32V CC31V CC31V CC31V CC32V 0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOHUT+ = 2/3 VCC UT- = 1/3 VCCUT = UT+ - UT- = 1/3 VCC脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路一電路組成及工作原理在在uIuI的的a a至至b b段，段，uIuI由小

12、由小到大，在未達(dá)到到大，在未達(dá)到2/3VCC2/3VCC之前，之前，6 6號(hào)、號(hào)、2 2號(hào)引腳狀號(hào)引腳狀態(tài)為態(tài)為0 0、0 0和和0 0、1 1，故，故3 3號(hào)號(hào)引腳輸出引腳輸出uO1uO1為為1 1態(tài)；態(tài)； 當(dāng)當(dāng)uIuI達(dá)到達(dá)到b b點(diǎn)為點(diǎn)為UT+=2/3VCCUT+=2/3VCC時(shí)，時(shí)，6 6號(hào)、號(hào)、2 2號(hào)引腳狀態(tài)為號(hào)引腳狀態(tài)為1 1、1 1，輸，輸出出uO1uO1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為0 0； 在在uIuI為為b-c-db-c-d期間，期間，6 6號(hào)、號(hào)、2 2號(hào)引腳狀態(tài)為號(hào)引腳狀態(tài)為1 1、1 1，0 0、1 1，輸出，輸出uO1uO1仍維持為仍維持為0 0； 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形

13、發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路一電路組成及工作原理當(dāng)當(dāng) uI 到達(dá)到達(dá) d 點(diǎn)為點(diǎn)為UT- = 1/3VCC時(shí)，時(shí)，6號(hào)、號(hào)、2號(hào)引腳狀態(tài)為號(hào)引腳狀態(tài)為0、0，輸，輸出又翻轉(zhuǎn)為出又翻轉(zhuǎn)為1態(tài)態(tài)在d-e-f期間，6號(hào)，2號(hào)引腳狀態(tài)為0、0和0、1，輸出uO1仍維持為1， 直到直到 uI uI 達(dá)到達(dá)到f f點(diǎn)為點(diǎn)為2/3VCC2/3VCC，uO1uO1又變?yōu)橛肿優(yōu)? 1態(tài)。態(tài)。這樣將輸入這樣將輸入 uI uI 的三角波的三角波轉(zhuǎn)為方波輸出，因此又稱轉(zhuǎn)為方波輸出，因此又稱為整形。為整形。 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖

14、波形發(fā)生器與整形電路二、應(yīng)用舉例二、應(yīng)用舉例波形的變換或整形波形的變換或整形 回差電壓UH=UT+-UT-較小時(shí)，抗干擾能力較差，輸出uo也受輸入干擾影響如果將回差電壓擴(kuò)大為UH=UT+-UT-，則輸出 u0 可不受干擾影響。脈寬脈寬tw可由可由UH控制，可將不規(guī)則的波形整形成矩形波?？刂疲蓪⒉灰?guī)則的波形整形成矩形波。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路幅度鑒別幅度鑒別利用施密特觸發(fā)器，從一串幅度不等的脈沖中，將幅度較大的信號(hào)鑒別出來(lái)，稱為幅度鑒別，其波形如下圖示當(dāng)輸入脈沖幅度大于UT+時(shí)，有信號(hào)輸出，小于UT-時(shí)，無(wú)信號(hào)輸出脈沖波

15、形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.1.4 用用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器定時(shí)器組成的多諧振蕩器 多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器。由于矩形波包含基波和高次諧波等較多成分，因此稱為多諧振蕩器。另外，這類電多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器。由于矩形波包含基波和高次諧波等較多成分，因此稱為多諧振蕩器。另外，這類電路不存在穩(wěn)態(tài)，故又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。路不存在穩(wěn)態(tài)，故又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路一、電路的組成及工作原理一、電路的組成及工作原理用用555555定

16、時(shí)器組成的多諧振蕩器電路和工作波形定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路和工作波形分別如下圖所示：分別如下圖所示：脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路工作原理、工作波形與周期估算工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 充電充電UOHTH = TR = uC 很很小小接通接通 VCC 后，開(kāi)始時(shí)后，開(kāi)始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng)經(jīng) R1、R2 向向 C 充電，充電，uC 上升，上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 工作原理

17、工作原理 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V UOLTH = TR 2/3 VCC當(dāng)當(dāng) uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 時(shí)，時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管管 V 導(dǎo)通，導(dǎo)通，C 經(jīng)經(jīng) R2 和和 V 放電，放電，uC 下降，下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。工作原理工作原理 接通接通 VCC 后，開(kāi)始時(shí)后，開(kāi)始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)經(jīng) R1、R2

18、 向向 C 充電，充電，uC 上升，上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 放電放電脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路當(dāng)當(dāng) uC 下降到下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 時(shí)，時(shí)， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖剑匦萝S變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)放電管時(shí)放電管 V 截止，截止，C 又被充電，又被充電，uC 上上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V TH=TR1/3VCC工作原理工作原理 當(dāng)當(dāng) uC 上升到上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC時(shí)，時(shí)，

19、uO 躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管管 V 導(dǎo)通，導(dǎo)通，C 經(jīng)經(jīng) R2 和和 V 放電，放電，uC 下降，下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。接通接通 VCC 后，開(kāi)始時(shí)后，開(kāi)始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng)經(jīng) R1、R2 向向 C 充電，充電，uC 上升，上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路電容電容 C 如此循環(huán)充電和放電，如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uC

20、OtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 二、振蕩頻率的計(jì)算二、振蕩頻率的計(jì)算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C%5022121 WHRRRRTtq脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路很多，可以用TTL或CMOS的與非門(mén)、或非門(mén)外接R、C元件組成，另外還有單片集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。6.2.1微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由由CMOS或非門(mén)組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其中環(huán)節(jié)構(gòu)或非門(mén)組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其中

21、環(huán)節(jié)構(gòu)成微分電路，故稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。成微分電路，故稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。為了討論方便，把或非門(mén)的傳輸特性作理想化折線處理。為了討論方便，把或非門(mén)的傳輸特性作理想化折線處理。6.2 6.2 集成和其它單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成和其它單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的輸入電壓稱為閾值電壓使輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的輸入電壓稱為閾值電壓UTH，當(dāng)輸入當(dāng)輸入uI UTH 時(shí)，輸出時(shí)，輸出UO= 0 當(dāng)輸入當(dāng)輸入uI UTH 時(shí)，時(shí)， 輸出輸出UO =V DD 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路、穩(wěn)定狀態(tài)、穩(wěn)定狀態(tài) 在在0t1 0t1 期間，當(dāng)輸入沒(méi)有

22、期間，當(dāng)輸入沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，觸發(fā)信號(hào)時(shí)，Ui = 0Ui = 0。這時(shí)電路。這時(shí)電路處于穩(wěn)態(tài)，電源處于穩(wěn)態(tài)，電源VDDVDD通過(guò)電阻通過(guò)電阻對(duì)充電達(dá)到穩(wěn)定值，對(duì)充電達(dá)到穩(wěn)定值， 故故UC UC VDD VDD ，使，使UO UO 。由此可知或非門(mén)輸出由此可知或非門(mén)輸出UO UO VDD VDD 。電容兩端的電壓接近。電容兩端的電壓接近0 0。通過(guò)R對(duì)充電一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路、當(dāng)外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路由、當(dāng)外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)在在t1t1時(shí)刻，當(dāng)輸入

23、時(shí)刻，當(dāng)輸入uIuI在脈沖信號(hào)在脈沖信號(hào)上升沿的高電平上升沿的高電平VDDVDD作用下，使作用下，使UO1UO1由跳變到時(shí)，由于電由跳變到時(shí)，由于電路中電容上的電壓不能突變，路中電容上的電壓不能突變，因此因此UCUC也由變到，使也由變到，使G2G2門(mén)輸門(mén)輸出由變到，并返送到門(mén)出由變到，并返送到門(mén)的輸入。輸入信號(hào)的輸入。輸入信號(hào)uIuI高電平撤消高電平撤消后，后，uo1uo1仍可保持低電平，但不可仍可保持低電平，但不可能永久保持，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。能永久保持，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生

24、器與整形電路一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理3.3.由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)在在t1t2t1t2暫穩(wěn)態(tài)期間，電源暫穩(wěn)態(tài)期間，電源VDDVDD經(jīng)經(jīng)電阻通過(guò)門(mén)的導(dǎo)通管電阻通過(guò)門(mén)的導(dǎo)通管4 4對(duì)對(duì)電容充電，如下圖。充電時(shí)間常電容充電，如下圖。充電時(shí)間常數(shù)為數(shù)為tc=(R+Ron)CRCtc=(R+Ron)CRC這時(shí)這時(shí)ucuc上上升，當(dāng)升，當(dāng)ucucTHTH時(shí)，電路發(fā)生如下時(shí)，電路發(fā)生如下反饋過(guò)程。反饋過(guò)程。 充電充電ucuouo1ucuouo1迅速使迅速使uO1uO1變?yōu)楦唠娖?，變?yōu)楦唠娖?，uOuO變?yōu)榈妥優(yōu)榈碗娖剑娐纷詣?dòng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，電平，電路自動(dòng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，uO1u

25、O1由跳變到由跳變到VDD VDD ，由于電容兩端電，由于電容兩端電壓不能突變，按理壓不能突變，按理ucuc由由UTHUTH上跳上跳到到UTH+VDDUTH+VDD，ucuc只能躍升到只能躍升到VDD+0.6VVDD+0.6V。電容充、放電回路圖電容充、放電回路圖脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理、電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)初始值的、電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)初始值的過(guò)程過(guò)程在在t2t2時(shí)刻，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電時(shí)刻，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容一路通過(guò)容一路通過(guò) 經(jīng)門(mén)的經(jīng)門(mén)的T1T1、T2T2管放電，另一路經(jīng)門(mén)管放電，另

26、一路經(jīng)門(mén)G2G2輸入輸入二極管二極管D1D1、D3D3放電，使放電，使ucuc恢復(fù)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的原始值到穩(wěn)態(tài)時(shí)的原始值VDDVDD。放電時(shí)。放電時(shí)間常數(shù)間常數(shù)d =(RrD)CrDCd =(RrD)CrDC。放電時(shí)間很短。放電時(shí)間很短。電容充、放電回路圖電容充、放電回路圖脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路二、輸出波形主要參數(shù)的計(jì)算二、輸出波形主要參數(shù)的計(jì)算、輸出脈沖寬度、輸出脈沖寬度two暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)t1t2的時(shí)間即為輸出脈沖寬度的時(shí)間即為輸出脈沖寬度two。為計(jì)算方便，以。為計(jì)算方便，以t1時(shí)刻時(shí)刻作為計(jì)算時(shí)間起點(diǎn)，由作為計(jì)算時(shí)間

27、起點(diǎn)，由uc波形可得：波形可得：DDW ODDDDVt= RCLn0.7RC1V-V22 2、恢復(fù)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間tretre從暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束到電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)初始值所需時(shí)間從暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束到電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)初始值所需時(shí)間 tre3rd3rDC。3 3、最高工作頻率、最高工作頻率fmaxfmax觸發(fā)脈沖工作最小周期觸發(fā)脈沖工作最小周期 Tmin 必須大于必須大于 two+tre, 輸入脈寬輸入脈寬 tw1two, 最高工作頻率為最高工作頻率為 fmax=1/Tmin1/(two+tre)Uc(0+)0, uc()=VDD, uc(tW)=UTH=1/2VDD, RC 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與

28、整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.2.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、高速一、高速CMOS集成雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器54/74HC4538的的功能。功能。54/74HC4538雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯符號(hào)圖邏輯符號(hào)圖符號(hào)框圖及外接符號(hào)框圖及外接R、C連線圖連線圖Rext/Cext和和Cext的引腳分別與的引腳分別與電容元件相連，不屬于邏輯狀態(tài)電容元件相連，不屬于邏輯狀態(tài)連接，故在邏輯符號(hào)圖引線上連接，故在邏輯符號(hào)圖引線上用用“號(hào)表示。號(hào)表示。TR+為上升沿觸發(fā)信號(hào)輸入端，為上升沿觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR-反為下降沿

29、觸發(fā)信號(hào)輸入端，反為下降沿觸發(fā)信號(hào)輸入端，這兩者為這兩者為“或的關(guān)系，故邏輯或的關(guān)系，故邏輯符號(hào)內(nèi)有或邏輯符號(hào)。符號(hào)內(nèi)有或邏輯符號(hào)。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路序號(hào)序號(hào)輸入輸入輸出輸出功能功能RD反反TR+TR-反反QQ反反10XX01復(fù)位清零復(fù)位清零21上升沿上升沿1高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)310下降沿下降沿高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)51X001、清零功能、清零功能如序號(hào)所列，當(dāng)如序號(hào)所列，當(dāng)RD時(shí)，不論其它輸入引腳為何種狀態(tài)，輸時(shí)，不論其它輸入引腳為何種狀態(tài)

30、，輸出端立即出，出，故的清零具有最高優(yōu)先級(jí)功能。使用出端立即出，出，故的清零具有最高優(yōu)先級(jí)功能。使用其它輸入引腳功能時(shí)，其它輸入引腳功能時(shí)，R必須置。必須置。54/74HC4538 的功能的功能脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路序號(hào)序號(hào)輸入輸入輸出輸出功能功能RD反反TR+TR-反反QQ反反10XX01復(fù)位清零復(fù)位清零21上升沿上升沿1高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖上升沿觸上升沿觸發(fā)發(fā)310下降沿下降沿高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖下降沿觸下降沿觸發(fā)發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)51X001、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能如序號(hào)、所列，當(dāng)如序號(hào)

31、、所列，當(dāng)TR時(shí)，時(shí)，TR+加上升沿觸發(fā)信號(hào)，加上升沿觸發(fā)信號(hào)，端能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖；或者當(dāng)端能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖；或者當(dāng)TR+時(shí)，時(shí)，TR加加下降沿觸發(fā)信號(hào)，也能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖，其波形如下降沿觸發(fā)信號(hào)，也能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖，其波形如圖。圖。54/74HC4538 的功能的功能脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路輸出脈寬輸出脈寬tw即為內(nèi)部電路處于暫穩(wěn)定狀即為內(nèi)部電路處于暫穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間，近似可用態(tài)時(shí)間，近似可用tw0.7RC計(jì)算。計(jì)算。R、C計(jì)算機(jī)為外接阻容元件值，一般計(jì)算機(jī)為外接阻容元

32、件值，一般R取值范圍為千歐到兆歐，如果取值范圍為千歐到兆歐，如果R 兆歐，電路對(duì)外部噪聲信號(hào)很敏感兆歐，電路對(duì)外部噪聲信號(hào)很敏感此外，電路還具有重觸發(fā)功能，即當(dāng)電此外，電路還具有重觸發(fā)功能，即當(dāng)電路被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間，可再次加輸路被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間，可再次加輸入觸發(fā)信號(hào)，這時(shí)輸出脈寬入觸發(fā)信號(hào)，這時(shí)輸出脈寬twtw為第一為第一次和第二次觸發(fā)信號(hào)的間隔時(shí)間次和第二次觸發(fā)信號(hào)的間隔時(shí)間t1t1加上加上以第二次觸發(fā)信號(hào)為起點(diǎn)的輸出脈寬以第二次觸發(fā)信號(hào)為起點(diǎn)的輸出脈寬tw tw 如左圖如左圖tw = tI + twtw = tI + tw54/74HC4538單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工

33、作波形重觸發(fā)器輸出脈沖重觸發(fā)器輸出脈沖脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路序號(hào)序號(hào)輸入輸入輸出輸出功能功能RD反反TR+TR-反反QQ反反10XX01復(fù)位清零復(fù)位清零21上升沿上升沿1高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)310下降沿下降沿高脈沖高脈沖低脈沖低脈沖下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)51X0013 3、穩(wěn)定狀態(tài)、穩(wěn)定狀態(tài)如序號(hào)、所列，在如序號(hào)、所列，在TRTR或或TRTR時(shí)，均不能觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，為穩(wěn)時(shí)，均不能觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，為穩(wěn)定狀態(tài)或禁止觸發(fā)狀態(tài)，維持。定狀態(tài)或禁止觸發(fā)狀態(tài)，維持。 40004000系列系列1

34、452814528與與54/74HC453854/74HC4538芯片引腳功能完全相同，但芯片引腳功能完全相同，但54/74HC453854/74HC4538在帶負(fù)載能力和速度方面優(yōu)于在帶負(fù)載能力和速度方面優(yōu)于1452814528。54/74HC4538 的功能的功能脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器除用作信號(hào)脈寬轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)之節(jié)，還可較方便地用于延時(shí)、方波信號(hào)發(fā)生器等電路。.脈沖信號(hào)的延時(shí)電路脈沖信號(hào)的延時(shí)電路兩個(gè)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)兩個(gè)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)后，可組

35、成信號(hào)的延時(shí)電路。后，可組成信號(hào)的延時(shí)電路。第一級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入第一級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號(hào)信號(hào)u1的下降沿觸發(fā)下，產(chǎn)的下降沿觸發(fā)下，產(chǎn)生脈寬為生脈寬為tw2的信號(hào)的信號(hào)uo1輸輸出，再利用出，再利用uo1的下降沿作的下降沿作為第二級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸為第二級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，再產(chǎn)生脈寬為發(fā)信號(hào)，再產(chǎn)生脈寬為tw2的信號(hào)的信號(hào)uo輸出。這樣輸出輸出。這樣輸出uo的信號(hào)比輸入的信號(hào)比輸入uI的信號(hào)延遲的信號(hào)延遲了了tw1。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路、多諧振蕩器電路、多諧振蕩器電路脈沖延時(shí)電路電路圖脈沖延時(shí)電路電路圖多諧

36、振蕩器的工作波形多諧振蕩器的工作波形電路的輸出電路的輸出uouo與前級(jí)輸入端與前級(jí)輸入端TR- TR- 相連，并去除該端外加信號(hào)，同時(shí)相連，并去除該端外加信號(hào)，同時(shí)在在 1 TR1 TR端接地改成通過(guò)電阻接端接地改成通過(guò)電阻接地，另外再將電源地，另外再將電源V V串接按鈕開(kāi)串接按鈕開(kāi)關(guān)與關(guān)與1 TR1 TR連接，如圖虛線所示，連接，如圖虛線所示，即組成多諧振蕩器電路。當(dāng)按一下即組成多諧振蕩器電路。當(dāng)按一下按鈕，即在按鈕，即在1 TR1 TR施加一個(gè)正脈施加一個(gè)正脈沖作為啟動(dòng)信號(hào)后，電路就進(jìn)入了沖作為啟動(dòng)信號(hào)后，電路就進(jìn)入了振蕩電路狀態(tài)，產(chǎn)生波形如圖示。振蕩電路狀態(tài)，產(chǎn)生波形如圖示。其振蕩頻率為

37、其振蕩頻率為 f = 1/T = 1/f = 1/T = 1/（tw1+tw2tw1+tw2）脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路一、一、CMOSCMOS集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器4010640106的傳輸特性的傳輸特性40106六施密特觸發(fā)六施密特觸發(fā)器的邏輯符號(hào)圖器的邏輯符號(hào)圖n不同電源不同電源 電壓電壓n下的傳輸特性。下的傳輸特性。由內(nèi)部電路參數(shù)的離散性，正向閾值電壓由內(nèi)部電路參數(shù)的離散性，正向閾值電壓UT+UT+、負(fù)向閾值電壓、負(fù)向閾值電壓UT- UT- 、回差、回差電壓電壓均有一個(gè)變化范圍值。因而，某一塊集成電路要通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)確定均

38、有一個(gè)變化范圍值。因而，某一塊集成電路要通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)確定和。和。6.36.3集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路二、二、4010640106施密特觸發(fā)器電路的工作原理施密特觸發(fā)器電路的工作原理4010640106施密特觸發(fā)器內(nèi)部電路圖施密特觸發(fā)器內(nèi)部電路圖TP1TP1、TP2TP2和和TN3TN3、TN4TN4四個(gè)四個(gè)管子組成反相器，其柵極管子組成反相器，其柵極相連作為輸入端。由于相連作為輸入端。由于Tp5Tp5和和TN6TN6管的存在，使反相器管的存在，使反相器輸出電平輸出電平uo1uo1翻轉(zhuǎn)所需的輸翻

39、轉(zhuǎn)所需的輸入閾值電壓不是入閾值電壓不是1/21/2，這是因?yàn)檫@是因?yàn)門(mén)p2Tp2和和Tp3Tp3管的源管的源極極2 2和和S3S3的電位將受的電位將受Tp5Tp5和和TN6TN6管的影響。管的影響。反相器反相器設(shè)設(shè)P P溝道溝道TpTp管轄管轄 的開(kāi)啟電壓為的開(kāi)啟電壓為UGSUGSththp(p(負(fù)值負(fù)值) )，N N溝道溝道TNTN管的開(kāi)啟電壓為管的開(kāi)啟電壓為UGSUGSththN N 當(dāng)當(dāng) uI =0uI =0時(shí)，則時(shí)，則UGS1UGS1、UGS2UGS2（-VDD-VDD）UGS(TH)P,UGS(TH)P,故故TP1TP1、TP2TP2管導(dǎo)通；管導(dǎo)通；UGS3UGS3、UGS4UGS4

40、0V0V）UGSUGSththN,N,故故TN3TN3、TN4TN4管截止，管截止，UO1VDD UO1VDD 脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路三、集成施密特觸發(fā)器應(yīng)用三、集成施密特觸發(fā)器應(yīng)用. .光電轉(zhuǎn)換形電路光電轉(zhuǎn)換形電路 在檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，可采用圖在檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，可采用圖 (a)(a)所示光電轉(zhuǎn)換整形電路。將小孔的轉(zhuǎn)盤(pán)安所示光電轉(zhuǎn)換整形電路。將小孔的轉(zhuǎn)盤(pán)安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，孔的位置對(duì)準(zhǔn)紅外發(fā)光管和紅外光接收管。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)裝于電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，孔的位置對(duì)準(zhǔn)紅外發(fā)光管和紅外光接收管。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)孔經(jīng)過(guò)光電管之間，在接收管盤(pán)

41、孔經(jīng)過(guò)光電管之間，在接收管T T的集電極產(chǎn)生圖的集電極產(chǎn)生圖(b)(b)中中P1P1所波形所波形, ,經(jīng)施密特觸發(fā)經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后器整形后, ,轉(zhuǎn)換成脈沖方波轉(zhuǎn)換成脈沖方波P2,P2,對(duì)對(duì)P2P2脈沖在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)脈沖在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù), , 即可實(shí)行測(cè)速。即可實(shí)行測(cè)速。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路2.2.用于消除干擾和噪聲的脈沖整形電路用于消除干擾和噪聲的脈沖整形電路在數(shù)字電路中，正常脈沖信號(hào)常受到在數(shù)字電路中，正常脈沖信號(hào)常受到電網(wǎng)上其它負(fù)載頻繁啟動(dòng)而產(chǎn)生干擾電網(wǎng)上其它負(fù)載頻繁啟動(dòng)而產(chǎn)生干擾 信號(hào)的影響，如左圖

42、所示信號(hào)的影響，如左圖所示u1u1波形。假設(shè)波形。假設(shè)將該信號(hào)作用于施密特觸發(fā)器的輸將該信號(hào)作用于施密特觸發(fā)器的輸入端，經(jīng)整形后，即可獲得無(wú)干擾的入端，經(jīng)整形后，即可獲得無(wú)干擾的脈沖信號(hào)輸出，只要施密特觸發(fā)器的脈沖信號(hào)輸出，只要施密特觸發(fā)器的回差電壓回差電壓UHUH大于干擾信號(hào)的幅度即可。大于干擾信號(hào)的幅度即可。3.3.多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路利用施密特觸發(fā)器可以很方便利用施密特觸發(fā)器可以很方便地組成多諧振蕩器，電路如右圖地組成多諧振蕩器，電路如右圖(a(a），圖），圖b b所示為電容上所示為電容上電壓電壓UCUC和輸出和輸出UOUO波形。波形。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形

43、電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路4.4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用用4010640106施密特觸發(fā)器可組成上升沿或下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。施密特觸發(fā)器可組成上升沿或下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖觸發(fā)器的電路圖各點(diǎn)波形如圖各點(diǎn)波形如圖（1上升沿觸發(fā)電路上升沿觸發(fā)電路（2下降沿觸發(fā)的電路下降沿觸發(fā)的電路下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖各點(diǎn)波形如圖各點(diǎn)波形如圖脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.4.1 6.4.1 用用CMOSCM

44、OS反相器組成的多諧振蕩器反相器組成的多諧振蕩器6.4.2 6.4.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器6.46.4其它多諧振蕩器電路其它多諧振蕩器電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.4.1 用用CMOS反相器組成的多諧振蕩器反相器組成的多諧振蕩器 它位于反相器電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)它位于反相器電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū), ,以保證有較大的電壓放大倍數(shù)以保證有較大的電壓放大倍數(shù). .而使反而使反相器相器G1G1輸出翻轉(zhuǎn)的輸入鬧值電壓為輸出翻轉(zhuǎn)的輸入鬧值電壓為UTH=1/2VDD.UTH=1/2VDD.即當(dāng)即當(dāng)UI1UTHUI1UT

45、H時(shí)時(shí),UO1=0V;,UO1=0V;當(dāng)當(dāng)UI1UTHUI1UTH時(shí)時(shí),UO1=VDD,UO1=VDD。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路二、振蕩器的工作過(guò)程二、振蕩器的工作過(guò)程電路在振蕩時(shí)電容電路在振蕩時(shí)電容C C的充、放電回路的充、放電回路工作波形圖工作波形圖（1在在 t0t1 期間：期間：設(shè)設(shè) uo1=VDD,則則uo2=0V。TP1、TN2導(dǎo)通導(dǎo)通;TN1、TP2截止截止, VDD通過(guò)通過(guò)TP1RCTN2地回路地回路對(duì)對(duì)C充電充電, uI1按指數(shù)規(guī)律上按指數(shù)規(guī)律上升升.當(dāng)當(dāng)uI1UTH=1/2VDD時(shí)時(shí),在在t1時(shí)刻產(chǎn)生正反

46、饋時(shí)刻產(chǎn)生正反饋: uI1uo1 uo2 （2在t1t2期間：TN1、TP2導(dǎo)通,TP1、TN2截止,電容C放電, 路徑為uc(+) RTN1地VDDTP2uc(-),使uI1按指數(shù)規(guī)律下降。在t2時(shí)刻，uI1UTH=1/2VDD時(shí),產(chǎn)生正反饋過(guò)程: uI1 uo1 uo2脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.4.2 6.4.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器一、一、CMOSCMOS反相器組成的石英晶體多諧蕩器反相器組成的石英晶體多諧蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器電路圖電路圖 在串聯(lián)諧振頻率在串聯(lián)諧振頻率fsfs下，等效電抗為下，等

47、效電抗為Xs=0Xs=0；并聯(lián)諧振蕩頻率；并聯(lián)諧振蕩頻率fpfp下，等效電抗下，等效電抗XpXp。在圖中。在圖中, ,石英晶體接石英晶體接G2G2輸出端、輸出端、G1G1輸入端之間輸入端之間, , 輸出信號(hào)頻率為輸出信號(hào)頻率為fsfs時(shí)時(shí), , 串聯(lián)揩振頻率等效串聯(lián)揩振頻率等效電抗最小電抗最小, , 正反饋?zhàn)畲笳答佔(zhàn)畲? ,形成振蕩。形成振蕩。 振蕩頻率完全取決于石英晶體固有的串聯(lián)諧揩振頻率振蕩頻率完全取決于石英晶體固有的串聯(lián)諧揩振頻率fsfs。在電。在電路中反相器路中反相器G1G1和和G2G2的輸入和輸出端均并接電阻的輸入和輸出端均并接電阻R1R1和和R2,R2,用以確定反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)

48、用以確定反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)Q, Q, 反相器工作反相器工作在傳輸特性轉(zhuǎn)折線上的線性放大區(qū)在傳輸特性轉(zhuǎn)折線上的線性放大區(qū), ,具有較高的電壓放大倍數(shù)具有較高的電壓放大倍數(shù), ,如下圖。如下圖。 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí),uI1=uo1=uI2=uo=1/2VDD,uI1=uo1=uI2=uo=1/2VDD。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 當(dāng)電路接上電源當(dāng)電路接上電源VDDVDD后，在反相器后，在反相器G2G2輸出輸出uouo為噪聲信號(hào)，經(jīng)石英晶體通路，為噪聲信號(hào)，經(jīng)石英晶體通路，只從噪聲中選出頻率為只從噪聲中選出頻率為fsfs的正弦信號(hào)晶體的

49、等效電抗的正弦信號(hào)晶體的等效電抗s0s0）, ,并反饋到并反饋到UI1,UI1,經(jīng)經(jīng)G1G1線性反相放大線性反相放大, ,再通過(guò)耦合電容再通過(guò)耦合電容C C，再經(jīng)線性放大經(jīng)多次反，再經(jīng)線性放大經(jīng)多次反復(fù)放大后，使復(fù)放大后，使uouo幅值達(dá)到最大而被削頂失真，近似于方波輸出，其波形如圖幅值達(dá)到最大而被削頂失真，近似于方波輸出，其波形如圖所示。這即形成多諧振蕩器。電路中所示。這即形成多諧振蕩器。電路中C1C1用來(lái)微調(diào)振蕩頻率用來(lái)微調(diào)振蕩頻率. .其振蕩頻率其振蕩頻率f0f0由由晶體諧振頻率晶體諧振頻率fSfS決定決定, ,最高可達(dá)幾十兆赫。最高可達(dá)幾十兆赫。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與

50、整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路二、二、CMOS5544CMOS5544時(shí)鐘集成電路時(shí)鐘集成電路 內(nèi)部振蕩器與外接揩振頻率為內(nèi)部振蕩器與外接揩振頻率為32.768kHz32.768kHz石英晶體構(gòu)成振蕩電路，石英晶體構(gòu)成振蕩電路，C C用用于微調(diào)振蕩頻率，經(jīng)于微調(diào)振蕩頻率，經(jīng)1616級(jí)二分頻電路，輸出級(jí)二分頻電路，輸出OUT1OUT1、OUT2OUT2二路周期為二路周期為2s2s交替負(fù)脈沖信號(hào)，如圖交替負(fù)脈沖信號(hào)，如圖b b所示。為獲得秒脈沖信號(hào)輸出，將所示。為獲得秒脈沖信號(hào)輸出，將OUT1OUT1、OUT2OUT2輸出經(jīng)二極管輸出經(jīng)二極管D3D3、D4D4和和PNPP

51、NP型三極管型三極管T T組成與非門(mén)電路輸出即為周期組成與非門(mén)電路輸出即為周期1s1s的脈沖信號(hào)，輸出高電平近于的脈沖信號(hào)，輸出高電平近于VDDVDD。在。在1 1號(hào)引腳和號(hào)引腳和2 2號(hào)引腳間，利用號(hào)引腳間，利用D1D1、D2D2上壓降獲得近于上壓降獲得近于1.5V1.5V電源電壓。電源電壓。SI、SO鬧鈴鬧鈴輸入控制端輸入控制端 和輸出端。和輸出端。SI 與與Vss接通時(shí)，接通時(shí)， 則則So輸出波形輸出波形脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 用于驅(qū)到時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)時(shí)，只需將輸出端用于驅(qū)到時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)時(shí)，只需將輸出端OUT1OUT1

52、和和OUT2OUT2與時(shí)鐘步進(jìn)與時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)相連電機(jī)相連, ,即構(gòu)成指針式石英鐘即構(gòu)成指針式石英鐘, ,其電路如圖所示。其電路如圖所示。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路 下圖為二極電極雙偏心時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子為永久下圖為二極電極雙偏心時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，定子為高磁導(dǎo)率坡莫合金軟磁材料構(gòu)成雙偏心磁極。由于線圈磁鐵，定子為高磁導(dǎo)率坡莫合金軟磁材料構(gòu)成雙偏心磁極。由于線圈兩端分別連兩端分別連OUT1OUT1和和OUT2OUT2周期為周期為2s2s交替的負(fù)脈沖信號(hào)，因而，當(dāng)負(fù)脈交替的負(fù)脈沖信號(hào)，因而，當(dāng)負(fù)脈沖作用時(shí)，

53、勵(lì)磁線圈上電流沖作用時(shí)，勵(lì)磁線圈上電流(1A)(1A)流過(guò)流過(guò), ,每隔每隔1s,1s,電流改變一次方向電流改變一次方向, ,圖圖 (a)(b)(a)(b)所示所示 。使定子磁極極性發(fā)生一次變化。在定子和轉(zhuǎn)子間。使定子磁極極性發(fā)生一次變化。在定子和轉(zhuǎn)子間隙較小處磁阻小，磁通大。由于磁性物質(zhì)同性相斥、異性相吸，使隙較小處磁阻小，磁通大。由于磁性物質(zhì)同性相斥、異性相吸，使轉(zhuǎn)子每秒鐘順時(shí)針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子每秒鐘順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180180度步距角。度步距角。脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路脈沖波形發(fā)生器與整形電路6.56.5脈沖產(chǎn)生與整形電路的應(yīng)用脈沖產(chǎn)生與整形電路的應(yīng)用

54、脈沖波形發(fā)生及整形電路在儀器儀表、自動(dòng)控制、檢測(cè)等方面的應(yīng)用很廣，下面從簡(jiǎn)易數(shù)字控制電路介紹其綜合應(yīng)用。 簡(jiǎn)易數(shù)字控制電路是利用對(duì)被控制對(duì)象工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)給定值時(shí)，立即發(fā)出控制信號(hào)，執(zhí)行如停止送貨，切斷、報(bào)警等動(dòng)作。 圖示為簡(jiǎn)易數(shù)字控制電路，由光電檢測(cè)及整形、計(jì)數(shù)譯碼顯示、符合電路圖示為簡(jiǎn)易數(shù)字控制電路，由光電檢測(cè)及整形、計(jì)數(shù)譯碼顯示、符合電路控制及延時(shí)清零等四部分電路組成，各部分電路工作原理如下：控制及延時(shí)清零等四部分電路組成，各部分電路工作原理如下：一、光電檢測(cè)及整形 由紅外發(fā)光管由紅外發(fā)光管D1D1接受管接受管T1T1為檢測(cè)計(jì)數(shù)信號(hào)電路。當(dāng)為檢測(cè)計(jì)數(shù)信號(hào)電路。當(dāng)D1D1、T1T1之間光路被遮斷一次之間光路被遮斷一次，P0P0產(chǎn)生負(fù)梯形脈沖，即產(chǎn)生負(fù)梯形脈沖，即T1T1被擋光時(shí)被擋光時(shí)P0P0為低電平，受光時(shí)為低電平，受光時(shí)P0P0為高電平。經(jīng)為高電平。經(jīng)