電子技術(shù)與數(shù)字電路（第二版）12 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形

第12章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形

本章主要內(nèi)容（1）脈沖信號(hào)波形的特性參數(shù)（2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（3）多諧振蕩器（4）施密特觸發(fā)器（5)555定時(shí)器12.1脈沖信號(hào)波形的特性參數(shù)所謂脈沖信號(hào)，是指在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的階躍電壓或電流信號(hào)。在各種類型的脈沖信號(hào)中，最常見的是矩形脈沖。理想的矩形脈沖是一種無上升和下降時(shí)間，在持續(xù)時(shí)間內(nèi)電壓(或電流)保持不變的脈沖信號(hào)。如圖12.1(a)所示。

(a)理想矩形脈沖

（b）矩形脈沖特性參數(shù)圖12.1矩形脈沖脈沖信號(hào)波形的主要特性參數(shù)：

①脈沖周期T——周期性重復(fù)的脈沖序列中，兩個(gè)相鄰脈沖間的時(shí)間間隔。周期T的倒數(shù)即單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖數(shù)彌為重復(fù)頻率f，即f=1/T。②脈沖幅度Vm——脈沖電壓的最大變化幅度。③脈沖寬度Tw——從脈沖前沿上升到0.5Vm開始，到脈沖后沿下降到0.5Vm為止的一段時(shí)間(即脈沖幅度50％處的持續(xù)時(shí)間)。④上升時(shí)間tr——脈沖前沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需要的時(shí)間。⑤下降時(shí)間tf——脈沖后沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需要的時(shí)間。12.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器前面介紹的觸發(fā)器電路，它有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，在外界觸發(fā)信號(hào)作用下，可以從一種穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)。所以，也稱觸發(fā)器為雙穩(wěn)態(tài)電路。觸發(fā)器之所以具有這種特點(diǎn)，是由觸發(fā)器電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。如果將基本RS觸發(fā)器的兩條交叉耦合支路的其中一條改為RC耦合(電阻電容耦合)，則電路的工作情況就大不一樣。這種電路平時(shí)總是處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。在外來觸發(fā)信號(hào)的作用下，它能翻轉(zhuǎn)成新的狀態(tài)，但這種狀態(tài)是不穩(wěn)定的，只能維持一定時(shí)間，因而稱之為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間結(jié)束，電路能自動(dòng)回到原來狀態(tài)，從而輸出一個(gè)矩形脈沖。由于這種電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)，因而稱之為“單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器”，簡稱“單穩(wěn)電路”或“單穩(wěn)”。單穩(wěn)電路的暫態(tài)時(shí)間的長短，與外界觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅由電路本身的耦合元件RC決定，因此稱RC為單穩(wěn)電路的定時(shí)元件。這種電路被廣泛應(yīng)用于數(shù)字系統(tǒng)中，可用于脈沖信號(hào)的寬度調(diào)整及延時(shí)等。按照定時(shí)元件的連接方式，單穩(wěn)電路可分為微分型和積分型兩大類。12.2.1微分型單穩(wěn)電路1.電路組成微分型單穩(wěn)電路如圖12.2所示。圖中G1、G2是CMOS“或非”門。電阻R和電容C組成微分延時(shí)電路。圖12.2微分型單穩(wěn)電路2.工作原理如圖12.2所示，該電路的輸入觸發(fā)脈沖為正脈沖。穩(wěn)態(tài)時(shí)(即正觸發(fā)脈沖未到來時(shí))，只要恰當(dāng)選擇R的阻值，G2一定導(dǎo)通，其輸出V02為低電平。又由于VI1為低電平，所以G1的兩個(gè)輸入端均為低電平，G1截止，其輸出V01為高電平。當(dāng)正觸發(fā)脈沖到來并使VI1由低電平上升至VT(即CMOS“或非”門的開啟電壓)時(shí)，將引起下列正反饋過程：

該正反饋過程使電路快速翻轉(zhuǎn)到G1導(dǎo)通（輸出低電平）、G2截止（輸出高電平），進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)。接著VDD通過R及G1的輸出電阻對(duì)電容C充電，VI2按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)VI2上升到VT時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生下列正反饋過程（假設(shè)此時(shí)VI1已回到低電平）：

VI2↑→VO2↓→VO1↑這個(gè)正反饋過程使電路快速返回到G1截止、G2導(dǎo)通的穩(wěn)定狀態(tài)。此后電容C通過G2輸入端保護(hù)電路的二極管及G1的輸出電阻放電，VI2基本保持在VDD，Vo1逐漸上升到VDD。這種單穩(wěn)態(tài)電路各點(diǎn)工作波形如圖12.3所示。圖12.3微分型單穩(wěn)電路工作波形由上述單穩(wěn)電路的工作過程，可以得出輸出脈沖寬度（即暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間）tw的估算公式如下：tw=(R+Ro)ClnVDD/(VDD－VT)若VT=1/2VDD，則tw=(R+Ro)Cln2≈0.7(R+Ro)C其中Ro為G1門的輸出電阻。例如，若R=1kΩ，Ro=0.2kΩ，C=150pF，則單穩(wěn)電路的輸出脈沖寬度tw

=0.7（1kΩ+0.2kΩ）×150pF=126nS。輸出脈沖的幅度近似等于VDD。另外，為使單穩(wěn)電路可靠工作，應(yīng)讓電容在暫穩(wěn)態(tài)之后能夠充分恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓。為此，觸發(fā)脈沖周期應(yīng)大于tw+3τ。τ稱為電容充、放電時(shí)間常數(shù)。在本電路中，τ即為（R+Ro）C。12.2.2積分型單穩(wěn)電路1.電路組成積分型單穩(wěn)電路如圖12.4所示。G1、G2為CMOS“或非”門，R、C構(gòu)成積分型延時(shí)電路，容易看出，與微分型單穩(wěn)電路相比，其中的R、C剛好互易位置。圖12.4積分型單穩(wěn)電路2.工作原理如圖12.4所示，該電路的輸入觸發(fā)脈沖為負(fù)脈沖。穩(wěn)態(tài)時(shí)，VI1為高電平，G1和G2導(dǎo)通，所以Vo1為低電平，VI2為低電平，Vo2也為低電平。當(dāng)負(fù)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，VI1由高電平跳到低電平，G1截止，Vo1由低電平跳到高電平。但由于電容上的電壓不能突變，所以此刻VI2仍為低電平，故G2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，Vo2由低電平跳變到高電平，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。此后電容C通過R和Ro（G1的輸出電阻）放電，VI2呈指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到VT時(shí)（假定VI1仍為低電平），G2導(dǎo)通，Vo2跳變到低電平。當(dāng)VI1跳變到高電平后，G1導(dǎo)通，電容C開始充電，直至電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。其工作波形如圖12.5所示。圖12.5積分型單穩(wěn)電路工作波形

脈沖寬度tw的估算公式為：tw

=(R+Ro)ClnVDD/(VDD－VT)典型情況下VT=1/2VDD，則tw≈0.7(R+Ro)C另外，這種電路要求觸發(fā)信號(hào)VI1的脈沖寬度(低電平時(shí)間)應(yīng)大于輸出脈沖Vo2的寬度tw，否則該電路就成了反相器，失去了單穩(wěn)電路的基本特性和功能。

12.3多諧振蕩器在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要有能夠自己產(chǎn)生脈沖信號(hào)的電路。多諧振蕩器就是不需要外加觸發(fā)信號(hào)，自身就可以產(chǎn)生脈沖信號(hào)的矩形波發(fā)生器。這種自身就可以產(chǎn)生信號(hào)的電路稱為“自激振蕩器”。又由于矩形波或方波都包含有多次諧波，所以這種電路又稱“自激多諧振蕩器”，簡稱“多諧振蕩器”。雙穩(wěn)態(tài)電路和單穩(wěn)態(tài)電路有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是必須在外界觸發(fā)信號(hào)的作用下才能引起電路工作狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。多諧振蕩器不需要外加觸發(fā)信號(hào)，自身就能夠反復(fù)不停地翻轉(zhuǎn)、產(chǎn)生矩形脈沖。單穩(wěn)電路的兩條交叉耦合支路中的一條為RC耦合，因而出現(xiàn)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，一次自動(dòng)翻轉(zhuǎn)。如果把兩條耦合支路都改為RC耦合，且耦合電阻選擇得恰當(dāng)，這時(shí)電路就沒有穩(wěn)態(tài)，即只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在電源接通后，電路就能不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)間來回翻轉(zhuǎn)，即電路產(chǎn)生振蕩，輸出一定脈沖寬度和重復(fù)周期的矩形脈沖信號(hào)。多諧振蕩器的類型及電路組成形式較多，這里主要介紹環(huán)形多諧振蕩器及石英晶體多諧振蕩器。12.3.1環(huán)形多諧振蕩器環(huán)形多諧振蕩器，是一種由奇數(shù)個(gè)門電路首尾相聯(lián)而構(gòu)成的閉環(huán)電路多諧振蕩器。圖12.6所示即為一個(gè)由三塊TTL“與非”門構(gòu)成的環(huán)形多諧振蕩器及各點(diǎn)電壓波形。圖12.6環(huán)形多諧振蕩器由于每個(gè)門電路都有一定的傳輸延遲時(shí)間，所以在電源接通后，電路的輸入輸出關(guān)系按“1-0-1-0”的規(guī)律變化，即這種聯(lián)結(jié)形式的電路一定沒有穩(wěn)定狀態(tài)。例如當(dāng)VI1突然跳變到VI1=1時(shí)，那么經(jīng)過G1門延遲tpd以后，VI2=0；然后經(jīng)過G2門延遲tpd，使VI3=1；再經(jīng)過G3門延遲tpd,使Vo=0=VI1。即VI1經(jīng)過3tpd之后，又變成了低電平?？梢酝茢?，再經(jīng)過3tpd之后，Vo=VI1又會(huì)變成高電平。如此周而復(fù)始，電路形成振蕩，輸出如圖12.6（b）所示的矩形脈沖。由波形圖容易看出，振蕩周期T=2×3tpd=6tpd，振蕩頻率f為：

f=1/（2×3tpd）式中，3為門電路數(shù)，tpd為單個(gè)門電路的傳輸延遲時(shí)間。這種振蕩器的電路結(jié)構(gòu)簡單，但由于門電路的傳輸延遲時(shí)間tpd很短，所以這種電路的振蕩頻率很高，而且不可調(diào)，因此應(yīng)用范圍有限。

12.3.2RC環(huán)形振蕩器

由TTL“與非”門組成的RC環(huán)形振蕩器如圖12.7所示。其中的R、C為主要的定時(shí)元件，由它們決定電路的振蕩頻率，調(diào)節(jié)R，可以改變振蕩頻率。

圖12.7RC環(huán)形振蕩器

振蕩電路中各點(diǎn)電壓波如圖12.8所示。圖12.8RC環(huán)形振蕩器各點(diǎn)電壓波形省略具體的推算過程，下面直接給出這種電路的振蕩周期為：T=0.98(R//R1)C+1.26RC當(dāng)R1≥R時(shí)，振蕩周期的估算公式也可表示為：T≈2.2RC例如，若R=5kΩ，C=4μF，則振蕩周期T=2.2×5kΩ×4μF=44mS。12.3.3石英晶體多諧振蕩器

為了得到頻率穩(wěn)定度很高的時(shí)鐘脈沖，可以采用的一種有效方法是在多諧振蕩器電路中接入石英晶體，組成石英晶體多諧振蕩器。石英晶體的頻率穩(wěn)定性很高，而且其選頻特性也非常好。圖12.9給出了石英晶體的符號(hào)表示及阻抗頻率特性曲線。圖12.9石英晶體的符號(hào)及阻抗頻率特性一個(gè)TTL“與非”門石英晶體多諧振蕩器電路如圖12.10所示。其中VI為控制端，VI=1時(shí)，電路振蕩；VI=0時(shí)，電路不振蕩。圖12.10石英晶體多諧振蕩器這種電路的振蕩頻率只決定于石英晶體本身的諧振頻率f0，而與電路中的R、C數(shù)值無關(guān)。圖12.11是CMOS石英晶體多諧振蕩器電路。它的振蕩頻率主要由石英晶體的諧振頻率決定。電容C用作頻率微調(diào)。圖12.11CMOS石英晶體多諧振蕩器

12.4施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器能夠把變化緩慢的輸入信號(hào)整形成適合數(shù)字電路需要的矩形脈沖。因此，施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形電路中得到廣泛應(yīng)用。12.4.1電路組成圖12.12表示了施密特觸發(fā)器的電路組成及符號(hào)表示。容易看出，它是由兩極反相器組成的。在耦合方式上，它通過電阻R1和R2分壓，將T1管集電極同T2管基極耦合；同時(shí)再通過發(fā)射極電阻Re完成T2管與T1管的耦合，所以也有人稱此電路為“射極耦合觸發(fā)器”。

圖12.12施密特觸發(fā)器12.4.2工作原理下面通過圖12.13所示該電路的輸入和輸出波形來說明它的工作原理。當(dāng)輸入信號(hào)VI為較低電平時(shí)（即當(dāng)t<t1時(shí)），電路處于T1截止、T2飽和狀態(tài)；當(dāng)輸入電壓VI上升到VT+時(shí)（即t=t1時(shí)刻），T1管開始導(dǎo)通，ib1上升，icl上升，Vc1下降，經(jīng)過電阻R1和R2的分壓，Vb2也下降，并使T2管脫離飽和，ic2下降很多，電阻Re上的電壓Ve也因ic2的下降而下降，T1管的發(fā)射結(jié)電壓Vbe1上升，使T1管進(jìn)一步導(dǎo)通，產(chǎn)生下述正反饋過程：

VI↑→ib1↑→ic1↑→Vc1↓→Vb2↓→ic2↓→Ve↓→Vbe1↑

正反饋過程使電路迅速翻轉(zhuǎn)到T1飽和、T2截止的狀態(tài)。電路的輸出電壓V0產(chǎn)生一正跳變。當(dāng)VI達(dá)到VT+之后，即使輸入電壓VI進(jìn)一步增高，電路仍維持T1管飽和、T2管截止這一狀態(tài)。當(dāng)VI到達(dá)最大值之后再降到VT-時(shí)（即t=t2時(shí)），T1管脫離飽和進(jìn)入放大區(qū)，ib1下降，ic1下降，Vc1上升，經(jīng)過電阻R1和R2分壓，Vb2也上升，并使T2管脫離截止進(jìn)入放大區(qū)，ib2上升，ic2更快地上升，電阻Re上的電壓Ve則因ic2上升而上升，T1管發(fā)射結(jié)電壓Vbe1下降，使ib1，ic1進(jìn)一步減小，產(chǎn)生下述正反饋過程：VI↓→ib1↓→ic1↓→Vc1↑→Vb2↓→ib2↑→ic2↑→Ve↑→Vbe1↓

這個(gè)正反饋過程又使電路迅速地翻轉(zhuǎn)到T1截止、T2導(dǎo)通的狀態(tài)，輸出電壓有一負(fù)跳變。此后電路將維持這一狀態(tài)，直到VI再次上升到VT+為止。

圖12.13輸入和輸出波形關(guān)系

圖12.14電壓傳輸特性VI上升過程中，使施密特電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)、輸出電壓發(fā)生跳變時(shí)的輸入電壓值VT+，稱為“上限閾值電壓”；VI下降過程中，使施密特電路狀態(tài)更新、輸出電壓再次發(fā)生跳變時(shí)的輸入電壓值VT－，稱為“下限閾值電壓”。VT＋與VT－不同的現(xiàn)象稱為“回差現(xiàn)象”。VT＋與VT－之間的差值ΔV，叫做“回差電壓”。圖12.14表示了施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，從圖中可以清楚地看到施密特觸發(fā)器的回差現(xiàn)象。12.4.3應(yīng)用舉例施密特觸發(fā)器應(yīng)用很廣，下面舉例說明。1.脈沖整形圖12.15所示為施密特觸發(fā)器用作脈沖整形電路時(shí)的輸入輸出波形，它把不規(guī)則的輸入電壓波形整形為規(guī)則的矩形波。

圖11.15施密特觸發(fā)器用作脈沖整形2.脈沖選擇圖12.16所示為施密特觸發(fā)器用作脈沖選擇電路時(shí)的輸入輸出波形，當(dāng)輸入電壓到達(dá)施密特觸發(fā)器的上限閾值電壓VT＋時(shí)，電路就動(dòng)作，產(chǎn)生輸出脈沖，從而可以去除幅度較小的干攏脈沖，保留有用信號(hào)脈沖。圖12.16施密特觸發(fā)器用作脈沖選擇3.組成多諧振蕩器圖12.17是用施密特觸發(fā)器組成的多諧振蕩器電路。其工作原理為，當(dāng)施密特觸發(fā)器輸入端為低電平時(shí)，輸出為高電平，電容C充電。隨著充電過程的進(jìn)行，輸入端電壓不斷上升，當(dāng)輸入端電壓上升至VT＋時(shí)，施密特觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出低水平。此后電容C開放放電，隨著放電過程的進(jìn)行，輸入端電壓又逐漸下降，當(dāng)下降到VT－時(shí)，電路的狀態(tài)又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出高電平。

如此反復(fù)振蕩，在輸出端即可得到周期性矩形脈沖波。R、C數(shù)值越大，振蕩周期T越長，振蕩頻率f就越低。改變R、C數(shù)值，即可調(diào)節(jié)輸出脈沖頻率f。圖12.17組成多諧振蕩器12.5555定時(shí)器

利用555定時(shí)器，只要外接少量元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等常用脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形電路，還可以組成其他多種控制與測試電路，使用非常靈活。12.5.1電路結(jié)構(gòu)CH7555是一種典型的CMOS集成定時(shí)器。其電路結(jié)構(gòu)和外部引腳排列如圖12.18所示。由圖可見，CH7555由兩個(gè)比較器、一個(gè)基本RS觸發(fā)器、一個(gè)MOS管開關(guān)、三個(gè)等值電阻（約100KΩ）分壓器及輸出緩沖器組成。圖12.18CH7555定時(shí)器

1.比較器C1、C2是兩個(gè)CMOS比較器。比較器有兩個(gè)輸入端，分別標(biāo)以“＋”和“－”。如果用V＋和V－表示相應(yīng)輸入端上所加電壓，則當(dāng)V＋>V－時(shí)，比較器輸出高電平；V＋<V－時(shí)，比較器輸出低電平。由于CMOS比較器輸入電阻接近于無窮大，所以兩個(gè)輸入端基本上不向前級(jí)信號(hào)源索取電流。2.基本RS觸發(fā)器基本RS觸發(fā)器由兩個(gè)“或非”門組成，其作用是將比較器輸出的階躍電壓變成定時(shí)器的輸出脈沖信號(hào)。比較器C1輸出的高電平使觸發(fā)器置0（在復(fù)位端為1，比較器C2輸出低電平時(shí)），所以比較器C1輸出端即觸發(fā)器復(fù)位端用R表示；比較器C2輸出端即觸發(fā)器置位端用S表示。顯然，當(dāng)觸發(fā)器為0狀態(tài)（即Q=0，Q=1）時(shí)，輸出VO為0；觸發(fā)器為1狀態(tài)（即Q=1，Q=0）時(shí)，輸出VO為1；在R=S=0時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)不變，因而輸出VO也不變。3.分壓器三個(gè)阻值均為R的電阻串聯(lián)起來構(gòu)成分壓器，為比較器C1和C2提供2VDD/3和VDD/3的參考電壓。C1的“－”端接2VDD/3，C2的“＋”端接VDD/3。如果在電壓控制端Vc另加控制電壓，則可改變C1、C2的參考電壓。4.MOS管開關(guān)及輸出緩沖器MOS管T構(gòu)成開關(guān)，開關(guān)的狀態(tài)受“或”門輸出端控制，當(dāng)“或”門輸出為0時(shí)T截止，為1時(shí)T導(dǎo)通。當(dāng)復(fù)位端為0時(shí)，無論兩個(gè)比較器輸出狀態(tài)是什么，定時(shí)器輸出VO變?yōu)榈碗娖?，MOS管開關(guān)導(dǎo)通。輸出緩沖器就是接在輸出端的反相器1，其作用是提高定時(shí)器的負(fù)載能力以及隔離負(fù)載對(duì)定時(shí)器的影響。12.5.2CH7555的引腳功能CH7555定時(shí)器共有8個(gè)引出腳，如圖12.18(b)所示。現(xiàn)對(duì)各引腳功能分別解釋如下：1.輸入端6腳VTH稱為“高觸發(fā)端”，也稱上限閾值輸入端，只有該端輸入大于2VDD/3時(shí)，定時(shí)器才能置0（VO=0）。2腳VTR稱為“低觸發(fā)端”，也稱下限閾值輸入端，只有該端輸入小于VDD/3時(shí)，定時(shí)器才能置1（VO=1）。4腳為強(qiáng)迫復(fù)位輸入端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，無論2、6腳為何值，定時(shí)器復(fù)位（VO=0）。5腳VC為電壓控制端，此端輸入控制電壓，可改變比較器C1、C2的參考電壓。工作中如果不使用VC端，可以將其通過一個(gè)0.01μF的電容接地，以旁路高頻干擾。2.輸出端3腳VO為定時(shí)器的輸出端，是定時(shí)器與負(fù)載的連接端。7腳DIS稱為“放電端”，由圖12.18所示的電路結(jié)構(gòu)中可以看出，它即為內(nèi)部電路中的MOS開關(guān)管的漏極引出端，當(dāng)該端與外接定時(shí)元件（電阻、電容）相連時(shí)，通過控制MOS開關(guān)管的截止與導(dǎo)通，即可控制外接定時(shí)電容的充放電。3.電源端8腳VDD接電源正端；1腳VSS接電源負(fù)端（或地端）。12.5.3CH7555定時(shí)器的邏輯功能CH7555定時(shí)器的邏輯功能如下：（1）當(dāng)R*=0時(shí)，無論VTH、VTR*為何值，VO=0，DIS接通；（2）當(dāng)R*=1時(shí)，VTH>2VDD/3，VTR*

>VDD/3時(shí)，R=1，S=0，觸發(fā)器置0，VO=0，DIS接通；（3）當(dāng)R*=1，VTH<2VDD/3，VTR*

<VDD/3時(shí)，R=0，S=1，觸發(fā)器置1，VO=1，DIS斷開；當(dāng)R*=1，VTH>2VDD/3，VTR<VDD/3時(shí)，R=1，S=1，觸發(fā)器的Q和Q*均為0，此時(shí)“或”門輸出仍為0，故VO=1，DIS斷開。（4）當(dāng)R*=1，VTH<2VDD/3，VTR*

>VDD/3時(shí)，R=0，S=0，觸發(fā)器狀態(tài)不變，輸出VO和MOS管T的狀態(tài)也不變。12.5.4555定時(shí)器應(yīng)用舉例1.組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由CH7555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖12.19所示。圖中R、C是外接定時(shí)元件。輸入觸發(fā)信號(hào)VI加在低觸發(fā)端VTR上，由輸出端VC給出輸出信號(hào)。電壓控制端VC不用，因此將其接0.01μf旁路電容。

圖12.19用CH7555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸入觸發(fā)信號(hào)VI為高電平VDD，基本RS觸發(fā)器處在0狀態(tài)，“或”門輸出高電平，MOS管T導(dǎo)通，Vo≈0V，DIS=VTH≈0V。當(dāng)負(fù)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，只要輸入脈沖的低電平小平VDD/3，則比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置1，Q*=0，“或”門輸出低電平，MOS管T截止，輸出Vo跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。在暫穩(wěn)態(tài)期間電源VDD通過電阻R對(duì)電容C充電，隨著充電過程的進(jìn)行，VTH=DIS的電位逐漸升高，當(dāng)VTH上升到2VDD/3時(shí)，比較器C1輸出高水平，基本RS觸發(fā)器置0，Q*=1，“或”門輸出高電平，輸出Vo跳變?yōu)榈碗娖?，MOS管T導(dǎo)通，電容C放電，電路返回到穩(wěn)態(tài)。

工作波形如圖12.20所示。

圖12.20工作波形若忽略MOS管T的導(dǎo)通壓降，則該單穩(wěn)電路的輸出脈沖寬度可用下式估算：Tw≈RCln3≈1.1RC使用這樣單穩(wěn)電路時(shí)，要求輸入觸發(fā)脈沖的寬度一定要小于Tw。當(dāng)VI的寬度大于Tw時(shí)，可在輸入端加RC微分電路。2.組成多諧振蕩器由CH7555組成的多諧振蕩器電路如圖12.21所示。R1、R2、C為外接定時(shí)元件。該電路的工作原理如下：假設(shè)電源接通后某時(shí)刻電路所處的狀態(tài)為：輸出VO=1，則此時(shí)MOS管T截止，電源VDD通過R1、R2對(duì)電容C充電，VTH=VTR*的電位逐漸升高。當(dāng)VTH上升到2VDD/3時(shí)，比較器C1的輸出跳變?yōu)楦咚?，基本RS觸發(fā)器置0，Q=1，“或”門輸出高電平，VO跳變到低電平，MOS管T導(dǎo)通，電容C通過R2放電，VTH=VTR*電位逐漸下降。當(dāng)VTR*下降到VDD/3時(shí)，比較器C2的輸出跳變?yōu)楦唠娖?，基本RS觸發(fā)器置1，Q=0,“或”門輸出低電平，VO跳變成高電平，MOS管T截止，C充電。如此重復(fù)上述過程，電路產(chǎn)生振蕩，在其輸出端即可得到周期性的矩形脈沖信號(hào)。工作波形圖如圖12.22所示。

圖12.21用CH7555構(gòu)成多諧振蕩器

圖12.22工作波形根據(jù)上述分析，可求得電容C的充放電時(shí)間t1、t2和脈沖周期T，近似計(jì)算公式如下：t1≈(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C

t2≈R2Cln2≈0.7R2C

T=t1+t2≈0.7(R1+2R2)C3.組成施密特觸發(fā)器由CH7555組成的施密特觸發(fā)器中圖12.23所示。此電路原理比較簡單。顯然這個(gè)電路的上限閾值電壓VT＋=2VDD/3，下限閾值電壓VT－=VDD/3，其回差電壓為ΔV=VT＋－VT－=VDD