脈沖波形的變換與產(chǎn)生

脈沖波形的變換與產(chǎn)生第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一主要介紹由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器組成的脈沖波變形電路和多諧振蕩器及定時(shí)器組成的波形產(chǎn)生電路。重點(diǎn)討論其工作特點(diǎn)及其應(yīng)用。本章教學(xué)目標(biāo)數(shù)字電路shuzidianlu第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

555定時(shí)器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。555定時(shí)器在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。8.1集成555定時(shí)器1、分壓器：由三個等值電阻（5k

）構(gòu)成分壓器2、比較器：由電壓比較器C1和C2構(gòu)成一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)電壓比較器的功能：

v+>v-，vO=1v+<v-，vO=03、基本SR觸發(fā)器4、放電三極管T及緩沖器G。第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR分壓器比較器S-R觸發(fā)器T放大管緩沖器一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端（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

。（3）2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端；兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制SR觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一閾值輸入vI1觸發(fā)輸入vI2復(fù)位RD輸出vO放電管T××00導(dǎo)通11101截止導(dǎo)通不變不變RS101011××二、555定時(shí)器的工作原理第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一8.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(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，自動返回到穩(wěn)態(tài)。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第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v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接通電源>2/3VCC01110VO=0導(dǎo)通1穩(wěn)定狀態(tài)1vCRVCCviC第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v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vCRVCCviC11VO=1截止暫穩(wěn)狀態(tài)0<1/3VCC01001若vi低電平不消失，VO=1第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一一．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CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位vvCRVCCviC11VO=1截止暫穩(wěn)狀態(tài)001001若vi由0變111保持狀態(tài)C繼續(xù)充電第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一一．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CC&&&1RSTG5K5K5K12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位vvCRVCCviC11VO=1截止001001若vC大于2/3VCC11保持狀態(tài)C繼續(xù)充電010VO=0導(dǎo)通C放電第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一8.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(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，自動返回到穩(wěn)態(tài)。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（1）無觸發(fā)信號輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01μC1vCvI（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)第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一（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)τ1=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間

當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一（5）恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過飽和導(dǎo)通的放電三極管

T放電，時(shí)間常數(shù)τ2=RCESC，經(jīng)過(3～5)τ2后，電容C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.主要參數(shù)估算（1）輸出脈沖寬度tw（用三要素法計(jì)算）上式說明：

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時(shí)元件R、C的取值；與輸入觸發(fā)信號和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便的調(diào)節(jié)tW。（2）恢復(fù)時(shí)間tre（3）最高工作頻率fmax26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01μC1vCvI()23~5rett=第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一二．集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121說明：A1和A2是兩個下降沿有效的觸發(fā)信號輸入端，B是上升沿有效的觸發(fā)信號輸入端。A1A2B

vO

vO輸入輸出工作特征0

×

101×

0

101×

×

1011

1

×

011

1

1

1

10

××

0保持穩(wěn)態(tài)下降沿觸發(fā)上降沿觸發(fā)AABvovoextCRintCextextRVCCGND101114916345127741218.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的外部元件連接方法:

（a）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式；（b）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。二．集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器741218.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICextAABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一（1）輸出脈沖寬度tW

使用外接電阻：tW≈0.7RextC

使用內(nèi)部電阻：tW≈0.7RintC（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期Tmin

Tmin=tW＋tretre是恢復(fù)時(shí)間。（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/Tmin74121內(nèi)部電阻=2KΩ，外接電阻Rext可在1.4～40KΩ之間選擇，外接電容C可在10pF～10uF之間選擇。所以，當(dāng)R=2kΩ時(shí)，最大占空比qmax為67%；當(dāng)R=40KΩ時(shí)，最大占空比qmax可達(dá)90%。74121的主要參數(shù)二．集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器741218.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一1.延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)三．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用8.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖中：v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時(shí)間tW。（2）定時(shí)1&vIOvvO單穩(wěn)與門vFtWvIvOvFOv當(dāng)v/O=1時(shí)，與門打開，vO=vF。當(dāng)v/O=0時(shí)，與門關(guān)閉，vO為低電平。顯然與門打開的時(shí)間是恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

2.整形作用：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號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。三．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用8.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一3.觸摸定時(shí)控制開關(guān)工作原理：

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。作用：該觸摸開關(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+VCCRLR100kC100μC10.01μ(+6V)P三．單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用8.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一4.觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈84762153C447μC0.01μ555NEA~220VR3R1M220kSCRMCR1004.7M4.7MR4R5R6R71M10k5C0.022μTT1290149013HTDC3220μD1N4004C10.56μ/400V1R3300.01μC2VDD（+6V）DW2CW13工作原理：（1）555和T1、R3、R2、C4組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為1分鐘。（2）當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，HTD將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)T2、T1放大，觸發(fā)555，使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管SCR，電燈亮；

同樣，若觸摸金屬片A時(shí)，人體感應(yīng)電信號經(jīng)R4、R5加至T1基極，也能使T1導(dǎo)通，觸發(fā)555，達(dá)到上述效果。第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.1.2】圖所示電路時(shí)用CMOS或非門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的另一種形式。是回答下列問題：（1）分析電路的工作原理；（2）畫出加入觸發(fā)脈沖后vO1、vO2及vR的工作波形；（3）寫出輸出脈寬tw的表達(dá)式?！痉治觥勘倦娐窞橛蒖、C和與非門構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，通過對C的充放電實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。解：（1）電路的工作過程穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vI=0，vR=0時(shí)，vO1=1，vO2=0；暫穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vI有上跳沿時(shí)（即0→1），vO1由1→0，vO2由0→1，經(jīng)C電容耦合，vR也由0→1。此后vO2對C充電，vR呈指數(shù)下降。由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vR下降至Vth，且vI撤除后，G1輸入全為0，因此，vO1由0→1，vO2由1→0，又返回穩(wěn)態(tài)。同樣由于電容的耦合，vR也和vO2一樣作等副下降。然后，電容C放電，使vR回到穩(wěn)態(tài)。（2）工作波形≥1≥1vO1vO2vRvIG1G2CR第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一解：（1）電路的工作過程穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vI=0，vR=0時(shí)，vO1=1，vO2=0；暫穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vI有上跳沿時(shí)（即0→1），vO1由1→0，vO2由0→1，經(jīng)C電容耦合，vR也由0→1。此后vO2對C充電，vR呈指數(shù)下降。由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)：當(dāng)vR下降至Vth，且vI撤除后，G1輸入全為0，因此，vO1由0→1，vO2由1→0，又返回穩(wěn)態(tài)。同樣由于電容的耦合，vR也和vO2一樣作等副下降。然后，電容C放電，使vR回到穩(wěn)態(tài)。（2）工作波形vItvO1t00tvRVDDVthtvO2tw（3）若則≥1≥1vO1vO2vRvIG1G2CR第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.1.3】由集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121組成的延時(shí)電路及輸入波形如圖。（1）計(jì)算輸出脈寬的變化范圍；（2）解釋為什么使用電位器時(shí)要串接一個電阻。CextRext/CextVCC1uF20KΩ5.1KΩ74121A1A2BvIQvO【解】（1）因此脈寬（2）串接的5.1K電阻是一個保護(hù)電阻，以防止電位器調(diào)到零時(shí)觸發(fā)器不能正常工作。第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.1.4】某控制系統(tǒng)要求生產(chǎn)的信號va與vb系統(tǒng)時(shí)鐘CP的時(shí)序關(guān)系如圖所示。試用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LVC161、集成單穩(wěn)74121設(shè)計(jì)該信號發(fā)生電路，畫出電路圖。vbvaCPtw【解】va與CP呈四分頻關(guān)系，而vb則是在va波形的下降沿觸發(fā)下，產(chǎn)生的脈寬為tw的正脈沖。電路設(shè)計(jì)應(yīng)做如下考慮：首先，設(shè)計(jì)出產(chǎn)生va電路，然后用va作為觸發(fā)信號，用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器得到題意要求的輸出波形。根據(jù)74161的邏輯功能表，將其連接為4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。分析在CP作用下Q3、Q2、Q1、Q0的工作波形可知，va＝

Q1Q0則，可用一片74LVC161和與門就能組成va產(chǎn)生電路。第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一vbvaCPtw然后，再用va作為集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的觸發(fā)信號，這樣，在74121的Q端即可得到vb波形。合理選擇R、C的值，使tw的值滿足題意要求。由以上分析，可畫出時(shí)序信號產(chǎn)生電路，如圖。CPD0D1

D2

D3RDETEP74LVC161Q0Q1

Q2

Q3&A1A2B174121CextRextVCCRCQvbva1G1CP第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一8.3施密特觸發(fā)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)成的施密特觸發(fā)器

1.電路組成及工作原理vIttvO12/3VCC1/3VCC1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC2Rv第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一CC&&&1RSTG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.電壓滯回特性和主要參數(shù)

（1）電壓滯回特性vOvI8.3施密特觸發(fā)器一.用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器

邏輯符號（反相輸出）反相輸出的傳輸特性（2）主要靜態(tài)參數(shù)上限閾值電壓VT+——vI上升過程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VOL時(shí)，所對應(yīng)的輸入電壓值。VT+=2/3VCC。下限閾值電壓VT-——vI下降過程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VOH時(shí)，所對應(yīng)的輸入電壓值。VT-=1/3VCC。（3）回差電壓ΔVT

ΔVT=VT+－VT-=1/3VCCvOvIVOLVOH0VCCVT+VT-2/3VCC1/3VCC第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

2.TTL集成施密特觸發(fā)器74LS14二．集成施密特觸發(fā)器

1.CMOS集成施密特觸發(fā)器CC401068.3施密特觸發(fā)器12345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVDDSS(a)CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YGND8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC(b)74LS14第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.用作整形電路——把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。三．施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1.用作接口電路——將緩慢變化的輸入信號，轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。8.3施密特觸發(fā)器MOSCMOS正弦波振蕩器輸出輸入VT+VT-第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一

3.用于脈沖鑒幅——從一系列幅度不同的脈沖信號中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。三．施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例8.3施密特觸發(fā)器vOvI邏輯符號（反相輸出）VT+VT-00ttvOvI第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.2.1】回差電壓可調(diào)的施密特電路如圖所示，它是利用射極跟隨器的射極電阻來調(diào)節(jié)回差的。（1）分析電路的工作原理；（2）當(dāng)及Re1在50~100Ω的范圍內(nèi)變動時(shí)，試計(jì)算回差的變化范圍。Re1Re2100Ω100Ω3.3kΩ2.2kΩvIS1&&vO1vO2VCCRvAvBT解：（1）當(dāng)vI=0時(shí)，T截止，vA=vB=0，因此，vO1=1，vO2=0。設(shè)與非門閾值電壓Vth=1.4V。當(dāng)vI上升使T導(dǎo)通且vA=1.4V時(shí)，S=1，當(dāng)vB未達(dá)到1.4V時(shí)，R=1，因此，vO1=1，vO2=0，不發(fā)生翻轉(zhuǎn)。直至vB達(dá)到1.4V，S=1，R=0，電路翻轉(zhuǎn)，vO1=0，vO2=1。設(shè)此時(shí)vI為正向閾值電壓VT+當(dāng)vI下降時(shí)，vB下降到1.4V以下時(shí)，S=R=1，vO1、vO2不變。當(dāng)vI繼續(xù)下降，當(dāng)vA低于1.4V時(shí)，S=0，R=1，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，即vO1=1，vO2=0。設(shè)此時(shí)vI為負(fù)向閾值電壓VT－

第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一Re1Re2100Ω100Ω3.3kΩ2.2kΩvIS1&&vO1vO2VCCRvAvBT解：（2）根據(jù)上面的分析，vB上升達(dá)到1.4V時(shí)的vI就是VT+，因此當(dāng)vA下降達(dá)到1.4V時(shí)的vI就是VT－因此當(dāng)Re1在50~100Ω范圍內(nèi)時(shí)，第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.2.2】集成施密特電路和集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121構(gòu)成的電路如圖所示。已知集成施密特電路的VDD＝10V，R＝100KΩ，C＝0.01uF，VT+＝6.3V，VT－＝2.7V，Cext＝0.01uF，Rext＝30KΩ。（1）分別計(jì)算的周期及的脈寬。（2）根據(jù)計(jì)算結(jié)果畫出的波形。&A1A274121CextRext/CextVCCRextCQvO1BRvO2VCCR1SC【分析】施密特觸發(fā)器構(gòu)成方波產(chǎn)生電路，調(diào)節(jié)R和C可以調(diào)節(jié)頻率。通過調(diào)節(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的外接Cext和Rext可以調(diào)節(jié)脈寬?！窘狻考墒┟芴赜|發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器，當(dāng)開關(guān)S接通高電平時(shí)，電路開始振蕩，vO1的周期由電容C充電時(shí)間t1和電容C放電時(shí)間t2組成。第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一&A1A274121CextRext/CextVCCRextCQvO1BRvO2VCCR1SC【解】集成施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器，當(dāng)開關(guān)S接通高電平時(shí)，電路開始振蕩，vO1的周期由電容C充電時(shí)間t1和電容C放電時(shí)間t2組成。單穩(wěn)態(tài)脈寬為：vCtwtttvO1vO2T第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一8.4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。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26VCCRDO5553vI2I1v84v7RRVCC12C150.01uC1vCPT2T1TvOvC2/3VCC1/3VCC00tt0t1t2t第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一VCC++C1++C2QQRDSD...5K5K5KVAVB

T13245678(復(fù)位端)(地)vO1.由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器接通電源通電前uC=0011100>2/3UCCRD=1SD=0..vCR1R2.+–C充電C放電1<1/3VCC第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一48562713+VCCvO.vC..CR1R2tp1tp22/3VCC1/3VCCRD=1SD=0Q=1Q=0

T截止Q=0Q=1

T導(dǎo)通RD=0SD=1tp1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)Ctp2=R2Cln2=0.7R2CT=tp1+tp2=0.7(R1+2R2)C接通電源C充電C放電vCtOvOtO第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.振蕩頻率的估算26VCCRDO5553vI2I1v84v7RRVCC12C150.01μFC1vCP一．用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器（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（4）電路振蕩頻率f（5）輸出波形占空比q第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一二．占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路機(jī)理：利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C充電和放電回路隔離開來，再加上一個電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01|ìF(xiàn)C1vCDD121R2R可計(jì)算得：

T1＝0.7R1CT2＝0.7R2C占空比：8.4多諧振蕩器第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一三．石英晶體多諧振蕩器

1.石英晶體的選頻特性8.4多諧振蕩器有兩個諧振頻率（1）當(dāng)f＝fs時(shí)，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X＝0；（2）當(dāng)f＝fp時(shí)，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X＝∞。由晶體本身的特性決定：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)10-10～10-11。0ffsX電感性電容性石英晶體的符號fp第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.石英晶體多諧振蕩器（1）串聯(lián)式振蕩器R1、R2的作用——使兩個反相器在靜態(tài)時(shí)都工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，成為具有很強(qiáng)放大能力的放大電路。對于TTL門，常取R1＝R2＝0.7～2kΩ，若是CMOS門則常取R1＝R2＝10～100MΩ；C1＝C2是耦合電容。石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率fs下，只有頻率為fs的信號才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率＝fs，與外接元件R、C無關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。R1R2C2C111vO第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一（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＝fp。反相器G2起整形緩沖作用，同時(shí)G2還可以隔離負(fù)載對振蕩電路工作的影響。0ffsX電感性電容性fpRF10MΩC2G11vO1G2C15~50pF20pF第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一26VCCRD5553vI2I1v847RRVCC12C150.01C110μ/10VC220k100k0.013R2k（+6V）T3AX31μμ四．多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例

1.簡易溫控報(bào)警器利用PNP型晶體管受溫度影響大的特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，集電極電位升高，RD取高電平，此時(shí)，多謝振蕩器正常工作，輸出交變信號，報(bào)警器響。第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一.uC.+VCC4876213CR1R25.例：多諧振蕩器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路水位正常情況下，電容C被短接，揚(yáng)聲器不發(fā)音；水位下降到探測器以下時(shí)，多諧振蕩器開始工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。+四．多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一2.雙音門鈴。四．多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例1vI1812R5550.01μ15CRRD427VI26vCC3K3K0.1μR44.7K3C47μCDD122CP3R3.9KCCV（+6V）C247μ38ΩPAN第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一3.秒脈沖發(fā)生器四．多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例CMOS石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生f＝32768Hz的基準(zhǔn)信號，經(jīng)T’觸發(fā)器構(gòu)成的15級異步計(jì)數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)定度極高的秒信號。這種秒脈沖發(fā)生器可做為各種計(jì)時(shí)系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號源。RC1G111G2C132768HZ16384HZ8192HZ2HZ1HZf15f14f2f1f0C2T’觸發(fā)器FF1FF2FF14FF15Q15秒脈沖第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期一【8.4.3】

圖為一心律失常報(bào)警電路，圖中vI是經(jīng)過放大后的心電信號，其幅值vIm=4V。

（1）對應(yīng)vI