數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第八章脈沖電路

8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用

8.4施密特觸發(fā)器

8.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

8.3多諧振蕩器重點(diǎn):555定時(shí)器及其應(yīng)用

8.1概述第8章脈沖電路高、低電平1、01.矩形脈沖的特性參數(shù)TT—脈沖周期UmUm—脈沖幅度0.5UmtWtW

—脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—上升時(shí)間tftf

—下降時(shí)間

8.1概述脈沖信號(hào):是指一種持續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流波形。2.獲得脈沖的方法：1）自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。由多諧振蕩器來(lái)實(shí)現(xiàn)555定時(shí)器是構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單實(shí)用的器件。2）將已有波形（正弦波、鋸齒波等）整形為矩形脈沖。由施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路,只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器等。廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)等。8.2集成555定時(shí)器電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器復(fù)位輸入端(0)輸出緩沖反相器集電極開(kāi)路輸出三極管TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G8.2.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理

010TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G

如果懸空0101010110111保持保持工作原理

8.2.2555定時(shí)器的功能表不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通00××放電管T輸出(UO)復(fù)位()觸發(fā)輸入(UI2)閾值輸入(UI1)輸出輸

入8.2.3

555定時(shí)器的外引腳555123487651–接地端2–低位觸發(fā)置1端3

–輸出端4–低電平復(fù)位端5–電壓控制端6–高位觸發(fā)置0端7--開(kāi)關(guān)(放電)端8--電源端“3入1出1開(kāi)關(guān)”

是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號(hào)，就可以自動(dòng)地產(chǎn)生出矩形脈沖。

沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。多諧振蕩器多諧振蕩器8.3多諧振蕩器主要內(nèi)容:｛8.3.1由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器8.3.3石英晶體振蕩器8.3.4多諧振蕩應(yīng)用舉例8.3.2用門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器主要內(nèi)容:｛電路組成和工作原理參數(shù)的估算及占空比可調(diào)電路8.3.1由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器

R1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL1.電路組成和工作原理

實(shí)驗(yàn)室1+VCC865724TDuO3&&1&Q2.參數(shù)的估算1）C充電時(shí)間tw12）C放電時(shí)間tw2

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2T3）頻率f

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2TT=0.7（R1+2R2）C周期：頻率：占空比：4）占空比q3.占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C實(shí)驗(yàn)室8.3.2用門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器工作原理：1.反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)（放大）;2.由兩個(gè)反相器和電容連接成正反饋電路.。電路的振蕩周期T=1.3RC

特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定，精度高。1.符號(hào)和電抗的頻率特性電感性電容性fXf0O公元１９２２年美國(guó)卡第提出用石英壓電效應(yīng)調(diào)制電磁振蕩的頻率。

巴黎廣播電臺(tái)首先用嚴(yán)濟(jì)慈制作的石英振蕩片實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電播音中的穩(wěn)頻，隨后各國(guó)相繼采用，使無(wú)線廣播振蕩電磁回路穩(wěn)頻成為壓電晶體的最重要應(yīng)用之一。

8.3.3石英晶體振蕩器2.石英晶體多諧振蕩器11C1R1R2C2uo工作原理：1.反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)（放大）;2.石英晶體X

=

0,回路構(gòu)成正反饋;3.C1、

C2為耦合電容。電阻取值范圍：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M3.CMOS石英晶體多諧振蕩器放大器RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0電容三點(diǎn)式秒信號(hào)發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T’觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz為保證CMOS反相器靜態(tài)時(shí)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，偏置電阻RF

取值為:1.模擬聲響電路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo28.3.4多諧振蕩器應(yīng)用舉例

2.數(shù)字計(jì)時(shí)器

實(shí)驗(yàn)室3.防盜報(bào)警電路實(shí)驗(yàn)室4.秒信號(hào)發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz例題1:電路如圖所示，其中RA=RB=10kΩ,C=0.1μF。1.在Uk為高電平期間，由555定時(shí)器構(gòu)成的是什么電路?其輸出U0的頻率f0=?2.分析由JK觸發(fā)器FF1、FF2、FF3構(gòu)成的計(jì)數(shù)器電路，要求：寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程和狀態(tài)方程，畫(huà)出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；設(shè)Q3、Q2、Q1的初態(tài)為000，Uk所加正脈沖的寬度為T(mén)w=5/f0，脈沖過(guò)后Q3、Q2、Q1將保持在哪個(gè)狀態(tài)？例題2:電路如圖所示，其中R1=47kΩ;R2=39kΩ,C=12μF。1.畫(huà)出Q0、Q1;的波形;2.求輸出波形Q2的頻率。

主要內(nèi)容:｛用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器應(yīng)用8.4施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）8.4.1用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器1.普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT–上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：2.電路組成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理

uItUOH

uOtUOLOO011010UCO外加UCO時(shí),可改變閾值和回差電壓+VDDuO2uI上升時(shí)與2VCC/3比uI下降時(shí)與VCC/3比

uItUOH

uOtUOLOOuI上升時(shí)與2VCC/3比uI下降時(shí)與VCC/3比

VCC

84555

6

2

vI

vO

VIC

0.01mF

7

3

5

1

3.滯回特性及主要參數(shù)1)滯回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+uI增大時(shí)與上限閾值比特點(diǎn):uI減小時(shí)與下限閾值比上限閾值電壓2)主要靜態(tài)參數(shù)回差電壓下限閾值電壓回差電壓UT=UT+–UT–8.4.2集成施密特觸發(fā)器1.CMOS集成施密特觸發(fā)器1）引出端功能圖CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B2）主要靜態(tài)參數(shù)CC40106、CC4093的主要靜態(tài)參數(shù)電參數(shù)名稱符號(hào)測(cè)試條件參數(shù)單位VDD最小值最大值上限閾值電壓UT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值電壓UT–510150.92.542.85.27.4V滯回電壓UT510150.31.21.61.63.45V2.TTL集成施密特觸發(fā)器（略）8.4.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.接口與整形1）接口MOS或CMOS1把緩變輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為T(mén)TL系統(tǒng)要求的脈沖正弦波振蕩器12）整形輸入輸出UT+UT–2.閾值探測(cè)、脈沖展寬1）閾值探測(cè)輸入U(xiǎn)T–UT+輸出2）脈沖展寬CAuOuIuA集電極開(kāi)路輸出uIuAuOUT+UT–虛擬實(shí)驗(yàn)室1uoCR3.用于波形的產(chǎn)生思考題:1.輸出波形的振蕩頻率如何計(jì)算?2.如由7號(hào)端輸出,輸出波形如何?8.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn):1.有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；2.在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下,電路將從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)停留一段時(shí)間后,又返回到穩(wěn)定狀態(tài);3.暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間僅取決于電路的參數(shù)。主要內(nèi)容:｛由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用電路分析1.電路組成及工作原理RCuIuC1+VCC865724TDuO3&&1&Q8.5.1用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–uOuIVCC0uC02VCC/3VCCuO2.主要參數(shù)輸出脈沖寬度

twtw8.5.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121非重觸發(fā)—只能在穩(wěn)態(tài)接受輸入信號(hào)。1）圖形符號(hào)1>1&TR–ATR–BTR+RintCextRICXRX/CXRext

/

Cext表示不屬于邏輯狀態(tài)連接下降沿觸發(fā)輸入上升沿觸發(fā)輸入非重復(fù)觸發(fā)外接定時(shí)電阻、電容VCC內(nèi)接定時(shí)電阻引出端2）功能表輸入輸出注TR–ATR–BTR+QQ01

0101101010101保持穩(wěn)態(tài)11

111下降沿觸發(fā)0

0上升沿觸發(fā)3）主要參數(shù)輸出脈寬

tw:輸入觸發(fā)脈沖最小周期

Tmin

:周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比

q:2.可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122可重觸發(fā)—在暫穩(wěn)態(tài)期間,能夠接受新的觸發(fā)信號(hào)。1）圖形符號(hào)1TR–ATR–BTR+ARintCextRICXRX/CXRext

/

Cext&RTR+BRD直接復(fù)位可重復(fù)觸發(fā)2）功能表輸入輸出注RDTR–ATR–BTR+ATR+BQQL

HHLLLHLHLHLH復(fù)位保持穩(wěn)態(tài)HLHHL

H

HLHLHL

HH

LHH上升沿觸發(fā)HHHHHHHH

HHH下降沿觸發(fā)當(dāng)定時(shí)電容C>1000pF時(shí):8.5.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān)

虛擬實(shí)驗(yàn)室62158435557+6VRC0.01m2.脈搏測(cè)試儀虛擬實(shí)驗(yàn)室3.延時(shí)1uIuO&uOuFuIuOtW4.定時(shí)選通uFuO5.整形uIuO第8章小結(jié)一、555定時(shí)器是一種多用途的集成電路。只需外接少量阻容元件便可構(gòu)成各種脈沖產(chǎn)生、整形電路，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。55512348765雙極型(TTL)電源:4.516V單極型(CMOS)電源:318V帶負(fù)載能力強(qiáng)62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，