单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,9,章脉冲产生与整形电路,第 9 章脉冲产生与整形电路,2,本章目标,2,2024/11/18,赖祖亮,小木虫,1,了解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作原理,2,3,掌握,555,定时器电路工作原理,重点掌握,555,定时器电路的应用,2本章目标22023/10/9赖祖亮小木虫1了解多谐振荡器,555,定时器,施密特触发器原理及应用,单稳态触发器及应用,多谐振荡器,本章小结,内容提要,555 定时器施密特触发器原理及应用单稳态触发器及应用多谐振,555,定时器简介,555,定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。它电源电压范围宽,(,双极型,555,定时器为,5 16 V,，,单极性结构的,555,定时器为,3,18V,),，,可提供与,TTL,及,CMOS,数字电路兼容的接口电平，还,可输出一定功率,，驱动微电机、指示灯、扬声器等。,TTL,单定时器型号,的最后,3,位数字,为,555,，双定时器的为,556,；,CMOS,单定时器,的最后,4,位数,为,7555,，双定时器的为,7556,。,9.1 555,定时器,555 定时器简介9.1 555定时器,555,定时器的电路结构与符号,3,OUT,输出端,8,V,CC,电源端,4,R,D,直接置,0,端,DIS,7,放电端,TH,6,阈值输入端,TR,2,触发输入端,CO,5,控制电压输入端,GND,1,接地端,放电管,，其输入为,Q,，输出为开路集电极。,电路符号,555 定时器的电路结构与符号 3OUT输出端 8VCC电源,555,定时器的,工作原理与逻辑功能,1,0,1,导通,定时器,5G,555,的,功能表,不变,不变,1,截止,高,1,导通,低,1,导通,低,0,V,状态,OUT,=,Q,R,D,TR,TH,输 出,输 入,直接置,0,端,R,D,低电平有效，,优先级最高。,不用时应使其为,1,。,555 定时器的工作原理与逻辑功能 101导通定时器 5G5,不变,不变,1,截止,高,1,导通,低,1,导通,低,0,V,状态,OUT,=,Q,R,D,TR,TH,输 出,输 入,定时器,5G,555,的,功能表,0,1,导通,0,1,1,0,555,定时器的,工作原理与逻辑功能,不变不变1截止高1导通低1导通低0V 状态OUT=QRD,555,定时器的,工作原理与逻辑功能,不变,不变,1,截止,高,1,导通,低,1,导通,低,0,V,状态,OUT,=,Q,R,D,TR,TH,输 出,输 入,定时器,5G,555,的,功能表,1,0,截止,1,0,0,1,555 定时器的工作原理与逻辑功能 不变不变1截止高1导通低,555,定时器的,工作原理与逻辑功能,不变,不变,1,截止,高,1,导通,低,1,导通,低,0,V,状态,OUT,=,Q,R,D,TR,TH,输 出,输 入,定时器,5G,555,的,功能表,1,1,555 定时器的工作原理与逻辑功能 不变不变1截止高1导通低,使用要点,（,2,）,输出 低电平 时，,，因此,V,导通；输出 高电平时，故,V,截止。,（,1,）,R,D,低电平有效,优先级最高，不用时应接高电平,（,3,）,CO,端通常不用,，为了提高电路工作稳定性，将其通过,0.01,F,电容接地。这时两基准电压分别为：,使用要点（2）输出 低电平 时，因此 V 导通,9.2,施密特触发器原理及应用,9.2.1,施密特触发器,逻辑符号和电压传输特性,U,T,=,U,T+,-,U,T,-,回差电压,正向阈值电压,负向阈值电压,9.2 施密特触发器原理及应用9.2.1施密特触发器逻,9.2.2,用,555,定时器组成施密特触发器,0,u,O,u,I,U,OL,1/3,V,CC,2/3,V,CC,U,OH,当,TH,=,TR,=,u,I,2/3,V,CC,时,电压传输特性为反相输出的滞回特性,当,TH,=,TR,=,u,I,1/3,V,CC,时,1/3,V,CC,0,当,1/3,V,CC,TH,=,TR,=,u,I,2/3,V,CC,时,当,u,I,1/3,V,CC,时,当,u,I,由高电平逐渐下降，且,1/3,V,CC,u,I,V,T+,后，,u,O,=,V,OH,只有当,VI,下降到经过,V,T-,时，,u,O,才会发生跃变。,VI,1/3,V,CC,，,TH,=,V,I 2/3,V,CC,因此,u,O,为低电平，,V,导通，电容,C,经放电管,V,迅速放电完毕，,u,C,0 V,。,这时,TR,=,V,IH,1/3,V,CC,，,TH,=,uC,0 2/3,V,CC,，,u,O,保持低电平不变。因此，,稳态时,uC,0 V,，,u,O,为低电平。,工作原理、工作波形 1.稳定状态 工作原理 该电路触,2.,触发进入暂稳态,工作原理、工作波形,当输入由高电平负跃到小于,1/3,V,CC,时，使,TR,=,V,IL,1/3,V,CC,而,TH,=,u,C,0 V 1/3,V,CC,),，因此,u,O,重新跃变为低电平。,同时，放电管导通，,C,经,V,迅速放电,u,C,0 V,，,放电完毕后，电路返回稳态。,这时,u,I,必须已恢复为高电平,工作原理、工作波形3.自动返回稳定状态当 uC 上,例,用上述单稳态电路输出定时时间为,1,s,的,正脉冲，,R,=27 k,，试确定定时元件,的取值。,参数估算,输出脉冲宽度,t,W,即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件,R,、,C,。,该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽,t,WI,小于输出脉宽,t,WO,。,解,：,因为,t,WO,1.1,RC,故,可取标称值,33,F,。,估算公式,t,WO,1.1,RC,例 用上述单稳态电路输出定时时间为1 s 的正脉冲，R,经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，,利用整形可使其变成符合要求的波形。,9.3.3,单稳态触发器应用举例,2.,脉冲定时,1.,脉冲整形,因此，利用单稳态触发器可以控制门,开通与否以及开通时间长短。,门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。,u,C,为与门,G,开通与否的控制信号。,u,C,=1,，门,G,开通，信号,u,B,通过门,G,输出；,u,C,=0,，门,G,关闭，,u,B,不能输出。,经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干,应用实例触摸定时开关电路,用手触摸一下金属片,P,，由于人体感应电压相当于在低电平触发端,(,管脚,2),加入一个负脉冲，电路进入暂稳态，输出高电平，灯泡发光，当暂稳态时间结束后，恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由参数调节。,工作原理,应用实例触摸定时开关电路用手触摸一下金属片P，由于人体感应电,(,1,),不需输入信号。,(,2,),无稳定状态，只有两个,暂稳态,。,9.4,、多谐振荡器,(1),多谐振荡器的工作特点和符号,通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。,工作特点,Astable Multivibrator,(1)不需输入信号。9.4、多谐振荡器(1)多谐振荡器的工,（,2,）,555,定时器构成的多谐振荡器,工作原理,电容如此周而复始地充电和放电，电,路便产生了振荡，输出周期性矩形波。,U,T+,、,U,T,-,振荡频率与充放电元件值,R,、,C,及,V,cc,、有关。,设,电容初始电压,u,c,0,。则接通电源后,u,O,输出高电平,，,放电管,V,截止,VCC,通过,R1,R2,向电容,C,充电，使,u,c,升高。,当,u,C,上升到,2/3Vcc,时，,u,O,跃变为低电平,V,OL,。同时放电管导通，,C,经,R2,和,V,放电，使,u,C,下降。当,u,C,下降,1/3Vcc,时,，,输出,uo,跳变为高电平，电路又一次自动翻转,.,（2）555定时器构成的多谐振荡器 工作原理电容如此周而,设,电容初始电压,uC,(0)=0,。则接通电源后,u,O,输出高电平,U,OH,，输出端通过,R,向电容,C,充电，使,uC,升高。,当,u,C,上升到,U,T+,时，施密特触发器状态翻转，,u,O,跃变为低电平,U,OL,。这时,C,经,R,和施密特触发器的输出电阻,R,O,放电，使,uC,下降。,工作原理,(3),施密特触发器组成的多谐振荡器,电容,C,循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。,设电容初始电压 uC(0)=0。则接通电源,(4),石英晶体多谐振荡器,振荡频率稳定,R,F,通常取,5 10 M,，,使,G1,门放大工作。并,使,G,1,门工作在电压传输特性的转折区，,选频和形成正反馈。,对波形进行整形及隔离负载,振荡频率,晶体频率,调节,C,1,可微调振荡频率；,调节,C,1,、,C,2,比值可调节反馈系数。,(4)石英晶体多谐振荡器 振荡频率稳定RF通常取 5,双音门铃电路设计分析,AN,按下，开关闭合，,Vcc,经,D,2,向,C,4,充电，,P,点,(4,脚,),电位迅速充,Vcc,，复位解除，电路起振。,AN,松开，开关断开，由于电容储存的电荷经放电要维持一段时间，在,P,点电位降至复位电平之前，电路将继续维持振荡。此时,Vcc,经,R,3,、,R,2,、,R,1,向,C,充电，充电时间常数增加为,(R,3,+R,2,+R,1,),，放电时间常数仍为,R,2,C,1,，多谐振荡器产生低频振荡，喇叭发出低音。,双音门铃电路设计分析 AN按下，开关闭合，V,本章小结,555,定时器是一种多用途的集成电路。只需外接,少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态,触发器和多谐振荡器等。,此外，它还可组成其,它,灵活多变的,实用电路。,除,555,单定时器外，还有双定时器,556,、,四定时器,558,等。,本章小结 555 定时器是一种多用途的集成电,施密特触发器有两个稳定状态,，而每个稳定状态都是依靠输入电平来维持的。,施密特触发器具有滞后传输特性，它有两个阈值电压和回差,。调节回差电压大小，可改变电路的抗干扰能力。回差愈大抗干扰能力愈强。施密特触发器虽然不能自动地产生方波信号，但却可以把其他形状的信号变换成为方波，为数字系统提供标准的脉冲信号。,多谐振荡器是一种自激振荡电路，它没有稳定状态，只有两个暂态。,不需要外加输入信号，就可以自动地产生矩形脉冲。构成多谐振荡器有多种电路形式，可用门电路组成，可用,555,定时器组成，也可用石英晶体组成。石英晶体振荡器一般在振荡频率要求很高情况下采用。,施密特触发器有两个稳定状态，而每个稳定状态都是依靠输,555,定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为,555,定时器构成的,施密特触发器,555,定时器构成的,单稳态触发器,555,定时器构成的,多谐振荡器,555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典,单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态,。从稳定状态转换到暂稳态时必须由外加触发信号，从暂稳态转换到稳定状态是由电路自身完成。单稳态触发器可在触发信号作用下输出固定脉宽，常用来定时、延时、整形等。可重复触发的单稳态触发器可以被外加信号连续触发，而不可重复触发的单稳态触发器不允许外加信号连续触发,单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。从稳定状态转,