觸發(fā)器等原理及應(yīng)用概要PPT課件

1、（一）555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)一.集成555定時(shí)器電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下幾部分組成：由以下幾部分組成：（1）三個(gè)5k電阻組成的分壓器。（2）兩個(gè)電壓比較器 C1和C2。C1v+vvOCC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)第1頁(yè)/共31頁(yè)（3）基本RS觸發(fā)器，（4）放電三極管T及緩沖器G。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(

2、7)vT,放電端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR電路符號(hào)第2頁(yè)/共31頁(yè)（二）工作原理（二）工作原理（1）4腳為復(fù)位輸入端（ RD ），當(dāng)RD為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC第3頁(yè)/共31頁(yè)（3）2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸

3、入端，兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC閾值閾值輸入輸入閾值閾值輸入輸入復(fù)復(fù)位位輸輸出出vI1vI2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不變不變功能表第4頁(yè)/共31頁(yè)二二. .施密特觸發(fā)施密特觸發(fā)器器施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。（一） 用555定時(shí)器構(gòu)成的施

4、密特觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RvvItO1vt1/3VCC2/3VCC第5頁(yè)/共31頁(yè)OVIV電路符號(hào)電路符號(hào)Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放電端I1(3)GV&vO 1CC(4)TC CCI2(8)5k5k2RC C(1)&11/3VVO 21RvIvCC2第6頁(yè)/共31頁(yè)2. 電壓滯回特性和主要參數(shù) （2）主要靜態(tài)參數(shù) （a）上限閾值電壓VT+ vI上升過(guò)程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VO L時(shí) ， 所 對(duì) 應(yīng) 的 輸 入 電 壓 值 。VT+=2/3VC

5、C。 （b）下限閾值電壓VT vI下降過(guò)程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VO H時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。VT=1 /3VCC。 （3）回差電壓VT VT= VT+VT=1 /3VCC（1）電壓滯回特性1/3VCCVoVi0傳輸特性傳輸特性VOHVOL2/3VCCvItO1vt1/3VCC2/3VCCVT+VT VTVT+VT VT第7頁(yè)/共31頁(yè)OVIV電路符號(hào)電路符號(hào)Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放電端I1(3)GV&vO1CC(4)TCCCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC2O2vtO1vtVCC21265VCCRDO5

6、553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RvvO1第8頁(yè)/共31頁(yè)（二）集成施密特觸發(fā)器 2. TTL集成施密特觸發(fā)器74LS14 12345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVD DSSCC401061. CMOS集成施密特觸發(fā)器CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YG N D8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC74LS14第9頁(yè)/共31頁(yè)（三）施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉（三）施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例例1. 用作接口電路將緩慢變化的輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2. 用作整形電路把不規(guī)則的

7、輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。正正弦弦波波振振蕩蕩器器1VO輸入輸出VT+VT-第10頁(yè)/共31頁(yè) 3. 用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號(hào)中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。 VIOV1ItVT-T+V0VOV0t第11頁(yè)/共31頁(yè)0vctvo0t三.多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。（一）用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 電路組成及工作原理26VCCRDO5 55 55 53vI2I1v84v7RRVCC12C150.01FC1vCP2/3VCC1/3VCC第12頁(yè)/共31頁(yè)(6)放電端(2)5k1RT5k&C&1

8、GSC25k(4)O(3)(7)v(1)(8)CCVvvC1PRRCI22vI12/3V1/3VC CC C555組成多諧振蕩器第13頁(yè)/共31頁(yè)2. 振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間T1：（用三要素法計(jì)算）（2） 電容放電時(shí)間T2（3）電路振蕩周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）輸出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCC CRR)(7 . 021 CCCCCCCCVVVV3231ln1 CRT227 . 0 CRRTf)2(43. 1121 212112RRRRTTq （4）電路振蕩頻率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC第14頁(yè)/共3

9、1頁(yè)（二）占空比可調(diào)的多諧振蕩器電（二）占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路路 利用二極管的單向?qū)щ娦?，把電容C充電和放電回路隔離開(kāi)，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。 可計(jì)算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：21121121117 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTTTTTq 26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01FC1vCDD121R2R第15頁(yè)/共31頁(yè)（三）石英晶體多諧振蕩（三）石英晶體多諧振蕩器器有兩個(gè)諧振頻率。當(dāng)f=fs時(shí)，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X=0； 當(dāng)f=fp時(shí)，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗無(wú)窮大。 由晶體本身

10、的特性決定： fs fp f0（晶體的標(biāo)稱頻率） 石英晶體的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達(dá)10-1010-11。1.石英晶體的選頻特性u(píng)u石英晶體fX感性感性0fsfp容性容性第16頁(yè)/共31頁(yè)2. 石英晶體多諧振蕩器（1）串聯(lián)式振蕩器 R1、R2：使兩個(gè)反相器都工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，成為具有高放大倍數(shù)的放大器。 對(duì)于TTL門，常取R1=R2=0.72k，對(duì)于CMOS門，常取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合電容。 石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率f0下，只有頻率為f0的信號(hào)才能通過(guò)，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率= f0，與外接元件R、C無(wú)關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。111

11、RG1R12G1C2Cov第17頁(yè)/共31頁(yè)（ 2 ） 并 聯(lián) 式 振 蕩器 RF是偏置電阻，保證在靜態(tài)時(shí)使G1工作轉(zhuǎn)折區(qū)，構(gòu)成一個(gè)反相放大器。 晶體工作在略大于fS與 fP之間，等效一電感，與C1、C2共同構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路的振蕩頻率= f0。反相器G2起整形緩沖作用，同時(shí)G2還可以隔離負(fù)載對(duì)振蕩電路工作的影響。CR1C112G21GF10M20pF5 50pFov第18頁(yè)/共31頁(yè)四四. .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。（1）無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當(dāng)vI=1

12、時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（一）用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F第19頁(yè)/共31頁(yè)26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F（2）vI下降沿觸發(fā) 當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。2Ov3CCOtVOtCvOItv第20頁(yè)/共31頁(yè)(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放電端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O第21頁(yè)/共

13、31頁(yè)（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)1= =RC，vC由0V開(kāi)始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F2Ov3CCOtVOtCvOItv（4）自動(dòng)返回時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO變0，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復(fù)過(guò)程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，C通過(guò)飽和導(dǎo)通的T放電，時(shí)間常數(shù) 2= =RCESC，由于RCES很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復(fù)過(guò)程結(jié)束。第22頁(yè)/共31頁(yè)2Ov3CCOtVOtCvOItv2. 主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度Tw

14、（用三要素法計(jì)算）reWttTf 11minmaxCRVVVtvvvvtCCCCCCWCCCCW1 . 1320ln)()()0()(ln11 （2）恢復(fù)時(shí)間tre tre=（35）2（3）最高工作頻率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 最高工作頻率:TTW第23頁(yè)/共31頁(yè)（二）集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（二）集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121A1、A2是下沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，B是上沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持穩(wěn)態(tài)0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿觸發(fā)1 1 1

15、 1 1上沿觸發(fā)工作特征vO vO輸 出0 0 A1 A1 B輸 入74121功能表第24頁(yè)/共31頁(yè)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的外部元件連接方法: :（b）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a a）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。第25頁(yè)/共31頁(yè)74121的主要參數(shù) (1) 輸出脈沖寬度tW 使

16、用外接電阻： tW 0.7RextC 使用內(nèi)部電阻： tW 0.7RintC 74121內(nèi)部電阻=2k，外接電阻Rext可在1.440k之間選擇， 外接電容C可在10pF10F之間選擇，（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期Tmin Tmin= tWtre（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q 定義： q = tW/T 最大占空比： qmax= tW/ Tmin所以，當(dāng)R=2k時(shí)， 最大占空比qmax為67%； 當(dāng)R=40k時(shí)，最大占空比qmax可達(dá)90%。第26頁(yè)/共31頁(yè)（三）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)（三）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用用1. 延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時(shí)間tW。（2）定時(shí)當(dāng)v

17、/O=1時(shí)，與門打開(kāi)，vO= vF。當(dāng)v/O=0時(shí)，與門關(guān)閉，vO為低電平。與門打開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。1&vIvO單穩(wěn)與門vFOvvItWvOvFOv第27頁(yè)/共31頁(yè) 2. 整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vI，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。IvvOtW第28頁(yè)/共31頁(yè)3. 觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān) 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個(gè)負(fù)脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tW）結(jié)束時(shí)，555輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P第29頁(yè)/共31頁(yè)本章小結(jié)本章小結(jié)1多諧振蕩器是一種自激