脈沖電路的學(xué)習(xí)教案

脈沖電路的學(xué)習(xí)教案第1頁(yè)/共36頁(yè)

第七章脈沖電路

7.1概述高、低電平1、01.矩形脈沖的特性參數(shù)UmUm—

脈沖幅度0.5UmtWtW

—

脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—

上升時(shí)間tftf

—

下降時(shí)間第2頁(yè)/共36頁(yè)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)第3頁(yè)/共36頁(yè)7.2集成555

定時(shí)器7.2.1555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理

1.電路組成分壓器比較器RS觸發(fā)器輸出緩沖晶體管開(kāi)關(guān)+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uD第4頁(yè)/共36頁(yè)7.2.2555定時(shí)器功能+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uDCOTHTR0UOL飽和>2VCC/3

111UOL>VCC/3

飽和<2VCC/3

>VCC/3

不變不變<2VCC/3<VCC/3

UOH截止0

1

1

0UTHuoTD的狀態(tài)UR第5頁(yè)/共36頁(yè)555定時(shí)器的外引腳雙極型（TTL）電源:4.516V55512348765單極型（CMOS）電源:318V帶負(fù)載能力強(qiáng)。第6頁(yè)/共36頁(yè)7.3施密特觸發(fā)器7.3.1用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器一、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：第7頁(yè)/共36頁(yè)二、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比第8頁(yè)/共36頁(yè)三、滯回特性及主要參數(shù)(一)

滯回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+第9頁(yè)/共36頁(yè)集成施密特觸發(fā)器一、CMOS集成施密特觸發(fā)器（一）引出端功能圖CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B第10頁(yè)/共36頁(yè)（二）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UT510150.31.21.61.63.45V二、TTL集成施密特觸發(fā)器（略）第11頁(yè)/共36頁(yè)7.3.2施密特觸發(fā)器的應(yīng)用一、接口與整形（一）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1（二）整形第12頁(yè)/共36頁(yè)二、閾值探測(cè)、脈沖展寬和多諧振蕩器（一）閾值探測(cè)輸入U(xiǎn)T–UT+輸出（二）脈沖展寬CAuOuIuA集電極開(kāi)路輸出CuO1RUOHUT+UOL>UT+UOH<

UT–第13頁(yè)/共36頁(yè)7.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn):1.只有兩種狀態(tài):穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)；2.外來(lái)觸發(fā)（窄）脈沖使:穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)；3.暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間僅取決于電路參數(shù),

與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。用途：定時(shí)：產(chǎn)生一定寬度的方波。延時(shí)：將輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出。整形：把不規(guī)則波形變?yōu)閷挾取⒎榷枷嗟鹊拿}沖。第14頁(yè)/共36頁(yè)7.4.1用555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路組成及工作原理+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI與

VCC/3比較uC與

2VCC/3比較穩(wěn)態(tài)：

TD飽和,Q=0110101飽和暫穩(wěn)態(tài)：

TD截止,Q=

1110截止引起暫穩(wěn)態(tài)的原因:1.通電的隨機(jī)過(guò)程；2.uI從10使

u2<VCC/3，引起

Q

=

1，TD截止。暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)自動(dòng)0100導(dǎo)通第15頁(yè)/共36頁(yè)二、工作波形uOuIVCC0uC02VCC/3uC（0+）=0,uC（）

=

VCC,uC（tw）

=2VCC/

32.恢復(fù)時(shí)間tre很小2=RCESC3.最高工作頻率

fmax62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–第16頁(yè)/共36頁(yè)7.4.2用門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路組成及工作原理穩(wěn)態(tài)時(shí)：

ui=0所以u(píng)o=UOH，uc=UOH暫穩(wěn)態(tài)：當(dāng)輸入正脈沖,u01為低電平，電容電壓不能突變，uc為高電平，使uo為低電平。接著電容C開(kāi)始放電，電壓不斷降低，當(dāng)電壓下降到1.4V時(shí)，輸出電壓返回到高電平。第17頁(yè)/共36頁(yè)7.4.3集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121非重復(fù)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)VCC第18頁(yè)/共36頁(yè)2.功能表輸入輸出注TR–ATR–BTR+QQLH

LHLHHLHLHLHLH保持穩(wěn)態(tài)HH

HHH下降沿觸發(fā)L

L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:第19頁(yè)/共36頁(yè)二、可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122可重復(fù)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)第20頁(yè)/共36頁(yè)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):第21頁(yè)/共36頁(yè)7.4.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例一、延時(shí)與定時(shí)1.延時(shí)1uIuO&uOuFuFuO二、整形uO第22頁(yè)/共36頁(yè)7.5多諧振蕩器7.5.1用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL第23頁(yè)/共36頁(yè)二、振蕩頻率的估算和占空比可調(diào)電路1.C充電時(shí)間tw1uC（0+）

=VCC

/

3,uC（）

=

VCC充電時(shí)間常數(shù)1=（R1+R2）C2.C放電時(shí)間tw2可求得:放電時(shí)間常數(shù)2=R2C（一）振蕩頻率的估算

uCtUOH

uOtUOL第24頁(yè)/共36頁(yè)3.

振蕩頻率ftw2=0.7R2CT=0.7（R1+2R2）C振蕩周期：振蕩頻率：占空比：第25頁(yè)/共36頁(yè)（二）占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C第26頁(yè)/共36頁(yè)7.5.2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

第27頁(yè)/共36頁(yè)7.5.3石英晶體振蕩器特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定，精度高。1.符號(hào)和選頻特性符號(hào)當(dāng)f=f0時(shí),電抗X=0fXf0電感性電容性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,可不要。電阻取值范圍：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M第28頁(yè)/共36頁(yè)3.CMOS石英晶體多諧振蕩器放大器電容三點(diǎn)式為保證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:RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0第29頁(yè)/共36頁(yè)多諧振蕩器應(yīng)用舉例一、秒信號(hào)發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz第30頁(yè)/共36頁(yè)二、模擬聲響電路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo2第31頁(yè)/共36頁(yè)第七章小結(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)第32頁(yè)/共36頁(yè)62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、多諧振蕩器

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。

多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換完全靠電路本身電容的充電和放電自動(dòng)完成。

改變R、C

定時(shí)元件數(shù)值的大小，可調(diào)節(jié)