吉林大學(xué)電工學(xué)第九章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形

1、第九章第九章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形和整形 n 第一節(jié)第一節(jié) 555定時(shí)器的基本結(jié)定時(shí)器的基本結(jié) 構(gòu)及工作原理構(gòu)及工作原理n 第二節(jié)第二節(jié) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n 第三節(jié)第三節(jié) 多諧振蕩器多諧振蕩器n 第四節(jié)第四節(jié) 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 n 555基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)n 555工作原理工作原理第一節(jié)第一節(jié) 555定時(shí)器的基本結(jié)定時(shí)器的基本結(jié) 構(gòu)及工作原理構(gòu)及工作原理 555定時(shí)器是將模擬和數(shù)字電路定時(shí)器是將模擬和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成定時(shí)器。相結(jié)合的中規(guī)模集成定時(shí)器。一、一、555基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)+A1+A2QQRD5k24567831RSUCC復(fù)位復(fù)位高觸發(fā)端高觸發(fā)端電壓

2、控制端電壓控制端低觸發(fā)端低觸發(fā)端放電端放電端輸出輸出5k5k二、二、555工作原理工作原理RSV6V21. 分壓比較分壓比較+A1+A225681RSUCCCC13UCC23UCC13UCC13UCC13UCC23UCC23UCC23UCC23U100110015k5k5k2. RS觸發(fā)器觸發(fā)器QQRDSVTR7310截止截止01導(dǎo)通導(dǎo)通VT可通過外接電容放電可通過外接電容放電復(fù)位端低電平有效復(fù)位端低電平有效555功能表功能表QVTTHTRCC13UCC13UCC23UCC23UCC23U10導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止保持保持RD0111保持保持0導(dǎo)通導(dǎo)通12348765GNDTRUORDTHDCOUC

3、C引腳圖引腳圖n 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二節(jié)第二節(jié) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，它具有以下只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，它具有以下特點(diǎn)：特點(diǎn)： 電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，一個(gè)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)；轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)； 暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間以后，將自動(dòng)返回暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間以后，將自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)短，與觸到穩(wěn)定狀態(tài)，而暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)短，與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅取決于電路本身的參數(shù)。發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅取決于電路本身的參數(shù)。一、積分型單

4、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器uo1uoRC1&uiAOtuiuo1uAuoOtOtOt靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)io1oHH0Cuuuuuu 電路處于穩(wěn)定狀態(tài)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)輸入一個(gè)正的觸發(fā)脈沖當(dāng)輸入一個(gè)正的觸發(fā)脈沖io1oL1 uuuu uA不能突變，不能突變，C放電放電電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)階段電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)階段UT當(dāng)當(dāng)uA=UT時(shí)時(shí)uo上跳，輸出一個(gè)寬度上跳，輸出一個(gè)寬度為為tW的負(fù)脈沖。的負(fù)脈沖。tW當(dāng)當(dāng)ui下跳時(shí)，下跳時(shí)，uo1上跳，上跳，C再充電，再充電， uA上升為高電上升為高電平。平?；痉e分型單穩(wěn)態(tài)電路的缺點(diǎn)是：基本積分型單穩(wěn)態(tài)電路的缺點(diǎn)是： 輸入正觸發(fā)脈沖的寬度必須大于輸出脈輸入正觸發(fā)脈沖

5、的寬度必須大于輸出脈沖寬度，否則電路不能正常工作。沖寬度，否則電路不能正常工作。 由于電路沒有正反饋回路，因此輸出脈由于電路沒有正反饋回路，因此輸出脈沖的邊沿較差。沖的邊沿較差。tW=1.1RC二、二、555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器+UCC48562713.uCCuiuoR0.01F555功能表功能表Q VTV6V2CC13UCC13UCC23UCC23UCC23uUC放電，放電，uc=0uo=0，保持，保持輸入加低觸發(fā)信號(hào)輸入加低觸發(fā)信號(hào)CCC23uU ui = 1uo=0，VT導(dǎo)通，導(dǎo)通，uituCtuot波形圖波形圖CC23U暫暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) 顯然暫穩(wěn)態(tài)顯然暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間

6、就是電維持時(shí)間就是電容器容器C經(jīng)經(jīng)R充電從充電從零電位達(dá)到零電位達(dá)到 的時(shí)間。的時(shí)間。CC23UPln 3 1.1tRCRC tPOOO例、洗相曝光定時(shí)器。例、洗相曝光定時(shí)器。48162357uouiUCCSRCR0.01FVD1VD2K白白紅紅S不按下，不按下，ui1uo0 繼電器繼電器K斷電斷電 紅燈亮紅燈亮S按下，按下，ui0uo1 繼電器繼電器K通電通電 白燈亮開始曝光白燈亮開始曝光Kuo自動(dòng)復(fù)位時(shí)，曝光結(jié)束，紅燈亮自動(dòng)復(fù)位時(shí)，曝光結(jié)束，紅燈亮n 非對(duì)稱非對(duì)稱 式多諧振蕩器式多諧振蕩器n 由由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器第三節(jié)第三節(jié) 多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩

7、器又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，主要用于多諧振蕩器又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，主要用于產(chǎn)生各種方波或時(shí)鐘信號(hào)。產(chǎn)生各種方波或時(shí)鐘信號(hào)。多諧振蕩器的特點(diǎn)是：多諧振蕩器的特點(diǎn)是： 它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，而只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它沒有穩(wěn)定狀態(tài)，而只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它不需要外加觸發(fā)信號(hào)，在接通電源后就它不需要外加觸發(fā)信號(hào)，在接通電源后就能使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)地、周期性地交替轉(zhuǎn)能使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)地、周期性地交替轉(zhuǎn)換，從而形成周期性的矩形脈沖。換，從而形成周期性的矩形脈沖。一、非對(duì)稱一、非對(duì)稱 式多諧振蕩器式多諧振蕩器uo2CRuo1ui1設(shè)電源開啟時(shí)設(shè)電源開啟時(shí)o1Ho2L uuuu 電容充電，電容充電，ui1當(dāng)當(dāng)ui1上升到反相器上升到反相器的

8、門檻電平的門檻電平UT時(shí)時(shí)電路將發(fā)生翻轉(zhuǎn)電路將發(fā)生翻轉(zhuǎn)Otuo2Otuo1Otui1UTo1Lo2H uuuu 由于由于uC不能突變，不能突變，ui1上跳上跳電容電容C開始放電開始放電當(dāng)當(dāng)ui1下降到下降到UT時(shí)時(shí)電路回到原先的暫穩(wěn)態(tài)電路回到原先的暫穩(wěn)態(tài)二、由二、由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84562731555+UCCuoR1R2CuC當(dāng)接通電源時(shí)，當(dāng)接通電源時(shí)，uC不能突變不能突變uC0uo=1，VT截止截止C充電，當(dāng)充電，當(dāng)CCCC262V , V 3uUuo=0，VT導(dǎo)通導(dǎo)通C繼續(xù)充電，當(dāng)繼續(xù)充電，當(dāng)C開始放電，當(dāng)開始放電，當(dāng)CCCCC233UUu uo保持保持

9、0CCC3Uu C繼續(xù)放電，當(dāng)繼續(xù)放電，當(dāng)uo=1，VT截止截止電路恢復(fù)原狀態(tài)電路恢復(fù)原狀態(tài)OCC/3UCC2/3UCuou1t2tTtt222ln20.7tR CR C 11212()ln20.7()tRR CRR C 輸出電壓的頻輸出電壓的頻率跟電容充放率跟電容充放電時(shí)間有關(guān)電時(shí)間有關(guān)121211.43(2)fttRR C 只要改變外接元件、和只要改變外接元件、和C的數(shù)值，就可的數(shù)值，就可改變輸出矩形脈沖的頻率和脈寬。改變輸出矩形脈沖的頻率和脈寬。On 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器第四節(jié)第四節(jié) 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到施密特觸發(fā)器從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)