電工技術電子技術清華36脈沖信號的產生與整形課件

1、第36講第16章 脈沖信號的產生與整形16.1 由門電路構成的多諧振蕩器和 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器16.2 集成單穩(wěn)7412316.3 集成定時器555 7/28/2022電工技術第16章 脈沖波形的產生與整形16.1 由門電路構成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 16.1.1由門電路構成的多諧振蕩器 16.1.2由門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器16.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123 16.2.1集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的功能 16.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的應用舉例16.3集成定時器555 16.3.1 555定時器的工作原理 16.3.2 555定時器的應用 7/28/2022電工技術 16

2、.1由門電路構成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 一、由奇數(shù)個非門組成的多諧振蕩器 利用門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個非門首尾相接，就可以構成一個簡單的多諧振蕩器（環(huán)行振蕩器）:111u1u2u30tu3缺點: 因門電路傳輸延遲時間很短（10nS左右），所以振蕩頻率太高,并且不可調整。16.1.1由門電路構成的多諧振蕩器7/28/2022電工技術二、帶RC延時電路的多諧振蕩器111u1u2u3CARRSG1G2G3時間常數(shù) RC門電路傳輸延遲時間u3 周期：T 2.2 RCRS：限流電阻，幾百輸出7/28/2022電工技術0tu30tu20tu10tuAUT假設：開始時u3=0當uAUT時，u3不反

3、轉u1CR1u2 =0.3VA111u1u2u3CARRSG1G2G3帶RC延時電路的環(huán)行振蕩器分析7/28/2022電工技術0tu30tu20tu10tuAUT當uA=UT時，u3反轉，u1、u2也同時反轉111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022電工技術0tu30tu20tu10tuAUT 由于電容電壓不能 突變,當u1 發(fā)生下跳時,uA有一突變。111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022電工技術0tu30tu20tu10tuAUT111u1u2u3CARRSG1G2G3u2u1，電容反向充電 , uA上升。7/28/2022電工技術0tu30tu20tu1

4、0tuAUT當uA=UT 時，u3、u1、u2反轉111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022電工技術0tu30tu20tu10tuAUTU由于u1上跳，電容電壓不能突變，所以uA上跳，然后uA下降，進入下一個周期。111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022電工技術T0tu30tu20tu10tuAUTU可以推導，輸出信號的周期近似為:T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022電工技術三、RC耦合式振蕩器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA當R1=R2=R , C1=C2=C時 輸出信號的周期近似為:T 1.4 RC7/28/

5、2022電工技術四、石英晶體振蕩器輸出方波uO的頻率 =石英晶體的固有諧振頻率石英晶體等效電路石英晶體11R1R2CuoAR1=R2=1kC=0.1F優(yōu)點：振蕩頻率穩(wěn)定，精度高，常用作基準信號源7/28/2022電工技術單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 輸出端只有一個穩(wěn)定狀態(tài), 另一個狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài)。加入觸發(fā)信號后，它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉入暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過一定時間以后，它又會自動返回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)16.1.2 由門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由外部觸發(fā)后，由穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)經(jīng)延時電路延時后，又自動返回穩(wěn)定狀態(tài)7/28/2022電工技術一、由門電路構成的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0tuiu1uAu20t0t0

6、tt1當ui=0時u1u2RC1&uiAui：外部觸發(fā)脈沖當ui上跳時， u1下跳因uA不能突變，所以u2下跳7/28/2022電工技術0tuiu1uAu20t0t0tt1u1下跳后，C放電，uA下降UTTWTW=1.1RCu1u2RC1&uiA當uA=UT時，u2上跳，輸出一個寬度為TW的負脈沖當ui下跳時，u1上跳，C再充電， uA上升為高電平。7/28/2022電工技術uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺點： 若C的放電太慢，在 t1- t3期間, uAUT , 失去對 u2 低電平寬度的控制作用u1u2RC1&uiAu2將隨著ui變?yōu)?而變?yōu)?7/28/2022電工技術u1u

7、2RC1& uiA&ui,1u3 ( a )( b )改進型電路u1u2RC1&uiA7/28/2022電工技術u1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改進的積分型單穩(wěn)觸發(fā)器工作原理特點: 輸出脈沖寬度不受輸入脈沖寬度的影響u1u2RC1& uiA&ui,1u3 7/28/2022電工技術二、由門電路構成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(略)7/28/2022電工技術16.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123 74LS123 內部包括兩個獨立的單穩(wěn)。單穩(wěn)輸出脈沖的寬度，主要由外接的定時電阻( RT )和定時電容( CT )決定。單穩(wěn)的翻轉時刻決定于 A、B、CLR 三個輸入信號。ABQQCLRR

8、T/CTCTABQQCLRRT/CTCT1216.2.1 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的功能7/28/2022電工技術觸發(fā)74LS123功能表ABQQCLRRT/CTCT+5V清0CLRABQQ說明000000011111111穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)觸發(fā)時：Q端得到正脈沖 Q端得到負脈沖7/28/2022電工技術ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW = 0.45 RT CT 單位 RT：k, CT: pF, tW: nSCT 1000PFRTCTCTRTTWAQQTWBQQ7/28/2022電工技術16.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123應用舉例例1.用單穩(wěn)

9、進行彩燈的延時控制BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRT延時時間7/28/2022電工技術QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 ( 1 )7 4 L S 1 9 4 ( 2 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V移位輸入DW1DW2時鐘+5V+5V9108發(fā)光二極管串行移位寄存器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器彩燈控制過程:全亮由左到右逐個滅全滅延時全亮,周而復始7/28/2022電工技術例2.用單穩(wěn)進行波形的整形、用晶體振蕩器產生計數(shù)器的計數(shù)脈沖(數(shù)字測速系統(tǒng))放大器電機圓盤紅外發(fā)射紅外接收單穩(wěn)整形計數(shù)器定時器(晶體振

10、蕩器)顯示譯嗎器數(shù)碼顯示器uiuo轉/分分頻器uiuo7/28/2022電工技術16.3 集成定時器55516.3.1 555定時器的工作原理一、內部電路組成內部電路組成:(1)分壓器(3個R)(2)電壓比較器 (A1、A2）(3)RS觸發(fā)器(4)反相器(5)晶體管T+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR7/28/2022電工技術1端GND 地2端TR 低電平觸發(fā)輸入 3端UO 輸出4端RD 直接清05端CV 電壓控制，不用 時經(jīng)0.01F電容 接地6端TH 高電平觸發(fā)輸入7端D 三極管集電極8端VCC 電源(4.5V18V)16.3.1 555定時器的

11、工作原理(續(xù))二、引腳功能+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR7/28/2022電工技術16.3.1 555定時器的工作原理(續(xù))三、工作原理 各部分的功能+A1+A2RSQQTRCOTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR(1)分壓器為比較器提供基準電壓，A1的基準電壓為 ，A2的基準電壓為 。（2）閾值端（TH）和觸發(fā)端（TR）的外加輸入信號和兩基準電壓比較。當TH 時，A1輸出高電平；當TR 時，A2輸出高電平。反之，兩比較器輸出低電平。 （3）A1、A2的輸出作為RS觸發(fā)器的輸入。R=1時，Q=0；S=1時，Q=1（4）RS觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)反相驅動后輸出UO,即UO=Q(5)當Q=0時,T導通；Q=1時，T截止。7/28/2022電工技術16.3.1 555定時器的工作原理(續(xù))三、工作原理 功能表555定時器的功能表RDTHTRUOT10001100導通導通截止保持2VCC/3時， uo=0, T導通,電容C很快放電,電路恢復到初始狀態(tài)。7/28/2022電工技術555單穩(wěn)電路波形圖上電清0：由于CS的作用，上電后uo=0，T導通，uc=07/28/2022電工技術555單穩(wěn)電路波形圖當ui為高電平時， uo保持，仍為uo=07/28/2022電工技術555單穩(wěn)電路波形圖當ui