单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,（6-,*,）,第12章 脉冲波形的产生与整形,12.1 555定时电路及其功能,12.2 施密特触发器,12.3 单稳态触发器,12.4 多谐振荡器,第12章 脉冲波形的产生与整形12.1 555定时电路及,1,12.1 55定时电路及其功能,数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本节讨论的重点。,12.1 55定时电路及其功能 数字电路,2,555,定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,12.1.1 555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A,1,、A,2,;一个 RS 触发器;一个反相器和一个晶体管T。具体的 结构见后图。,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于,3,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876,4,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,1,2,3,4,5,6,7,8,555,V,CC,D,TH,CO,GND,TR,U,o,R,D,电源,放电,阈值,电控压制,地,触发,输出,复位,电源电压范围:,4.5V 18V,RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD8764,5,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,三个电阻构成的分压器给 两个比较器提供,基准电压,:A,1,的为,2V,CC,/,3,A,2,的为,V,CC,/,3,。,首先讨论上图中,彩色部分,的电路的工作原理。,RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876,6,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,TH,TR,R,S,比较的结果,2V,CC,/,3,小于,2V,CC,/,3,小于,V,CC,/,3,大于,V,CC,/,3,小于,V,CC,/,3,大于,大于,2V,CC,/,3,S,R,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,8,7,6,5,2,1,R,R,R,阈值端,触发端,101000阈值端触发端THTRRS比较的结果2VCC/,7,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,T,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,晶体管T,R,S,Q,u,o,1,0,0,1,0,0,保持,0,1,1,0,保持,保持,导通,截止,R,S,Q,1,0,0,1,0,0,0,1,0,1,保持,保持,Q,1,1,禁止,禁止,RS 触发器功能表,附录:,RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876,8,综合以上的分析结果,便可得到,555的功能表,:,阈值端,触发端,TH,TR,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,大于,大于,2V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,V,CC,/,3,小于,小于,小于,大于,保持,保持,R,D,晶体管,T,u,o,0,1,1,1,0,0,1,导通,导通,截止,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A,1,A,2,V,CC,TH,CO,TR,D,u,o,R,D,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,T,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:阈,9,12.2 施密特触发器,施密特触发器是一种脉冲信号的整形电路，它具有回差电压传输特性。,u,o,u,i,0,u,T-,u,T+,u,OH,u,OL,施密特触发器的符号,12.2 施密特触发器 施密特触发器是一种脉冲信号的,10,U,I,U,CC,T,8,7,6,5,3,2,R,S,Q,Q,-,A,1,A,2,u,o,R,D,4,1,R,R,R,+,+,-,12.2.1用555电路构成施密特触发器,1.电路的组成,UIUCCT876532RSQQ-A1A2uoRD41RRR,11,2.工作原理,O,t,U,I,O,U,CC,2/3U,CC,1/3U,CC,U,CC,1）U,I,由0V上升，当U,I,1/3U,CC,时，比较器A,1,置1（高电平），比较器A,2,置0（低电平），基本RS触发器置1，输出高电平。,2）U,I,继续上升，当1/3U,CC,U,I,2/3U,CC,时，比较器A,1,置0（低电平），比较器A,2,置1（高电平），基本RS触发器置0，输出低电平。,2.工作原理OtUIOUCC2/3UCC1/3UCCUCC1,12,4）U,I,继续上升，基本RS触发器置0保持不变，输出低电平。,5）当U,I,下降到U,I,1/3U,CC,时，比较器A,1,置1（高电平），比较器A,2,置0（低电平），基本RS触发器置1，输出高电平。,12.2.2 施密特触发器的应用,1）波形的变换与整形,利用施密特触发器，可将三角波或正弦波变成方波。,4）UI继续上升，基本RS触发器置0保持不变，输出低电平。5,13,t,u,i,U,T+,U,T-,t,u,o,U,oH,U,oL,输入正弦波的波形变换情况,tuiUT+UT-tuoUoHUoL输入正弦波的波形变换情况,14,EWB仿真输入正弦波的波形变换情况,EWB仿真输入正弦波的波形变换情况,15,EWB仿真输入三角波的波形变换情况,EWB仿真输入三角波的波形变换情况,16,波形的整形,t,u,i,t,u,o,U,T+,U,T-,U,2T-,通过调节U,T+,-U,2T-,的大小，实现了波形整形。,波形的整形tuituoUT+UT-U2T-通过调节UT+-U,17,2.555定时器的应用,双稳态触发器,:微电机起动停车控制电路。,4,8,1,6,2,3,5,S,2,S,1,R,R,C,V,CC,TH,TR,u,o,M,微电机,555,S,1,:,起动按钮,S,2,:,停车按钮,2.555定时器的应用双稳态触发器:微电机起动停,18,4,8,1,6,2,3,5,S,2,S,1,R,R,C,V,CC,TH,TR,M,微电机,555,u,o,阈值端,触发端,TH,TR,大于,大于,小于,小于,小于,大于,保持,保持,R,D,晶体管,T,u,o,0,1,1,1,0,0,1,导通,导通,截止,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,2V,CC,/,3,V,CC,/,3,仅,按下,起动按钮,S,1,则,TR,V,CC,/,3;,未按,S,2,当然,TH,V,CC,/,3,TH,2V,CC,/,3,未按,S,1,当然,TR,V,CC,/,3,这时,u,o,=,0,电机停止运行,。,如果松开,S,2,电机仍不转动。,4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机555uo,19,12.3 单稳态触发器,单稳态触发器简称单稳。,特点:输出端只有一个稳定状态,另一个状态是暂稳态。加入触发信号后,它由稳定状态转入暂稳态,经过一定时间以后,它又会,自动返回,原来的 稳定状态。,稳定状态,稳定状态,暂稳态,由外界触发,自动返回,学习的重点:,为什么,会自动返回?需,多少时间,?,12.3 单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。特,20,12.3.1 用555构成单稳态触发器,:（用于洗相曝光定时器）,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,若S打开,则,u,i,=,1,;,若S合上,则,u,i,=,0,。,0,t,0,t,0,t,u,i,u,C,T,u,o,2V,CC,/,3,T,W,12.3.1 用555构成单稳态触发器:（用于洗相曝光定,21,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,若S打开,则,u,i,=,1,;,若S合上,则,u,i,=,0。,0,t,u,i,TH,2V,CC,/,3,TR,V,CC,/,3,按钮 S 处于打开状态时：,u,o,=,0,555内的管T导通,电容,C,T,被短路,TH,=,0.3V。,0,t,u,C,T,2V,CC,/,3,0,t,u,o,48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打开,22,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,0,t,u,i,0,t,u,C,T,2V,CC,/,3,0,t,u,o,按一下,S,TR,V,CC,已有,TH,2V,CC,/,3,且已,有,TR,V,CC,/,3,u,o,=,0;,555内的晶体管,T,也由截止变成导通,电容,C,T,迅速放电而变成,0V。,0,t,u,i,0,t,u,C,T,2V,CC,/,3,0,t,u,o,48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS,24,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,0,t,u,i,0,t,u,C,T,2V,CC,/,3,0,t,u,o,由以上过程可以看出:按钮每按动一次,u,o,便输出一个正脉冲,其宽度,T,W,由,R,T,C,T,决定。,48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui,25,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,V,CC,R,R,T,C,T,D,TH,TR,S,J,J,红,白,D,1,D,2,按一下,按钮,S,未按,u,o,0,J的线圈,不通电,J 的结点,不动作,红灯,白灯,亮,灭,1,通电,闭合,亮,灭,红灯亮的时间即为曝光时间,T,W,T,W,=,1.1 R,T,C,T,48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ红,26,EWB仿真555单稳触发器（电位器R置于0）,EWB仿真555单稳触发器（电位器R置于0）,27,EWB仿真555单稳触发器（电位器R置于52%）,EWB仿真555单稳触发器（电位器R置于52%）,28,12.4 多谐振荡器,多谐振荡器,能产生矩形脉冲的自激振荡器。由于矩形波形中除基波外，还包括许多高次谐波，因此又称为多谐振荡器。,多谐振荡器,一旦振荡起来后，电路没有稳态，只有两个暂态作交替变化，输出矩形脉冲，因此又被称为无稳态电路。,12.4 多谐振荡器 多谐振荡器能产生矩形脉冲的自激,29,12.4.1 用555构成多谐振荡器:,4,8,1,6,2,3,5,7,R,1,R,2,C,u,C,555,D,TH,TR,u,o,V,CC,0,t,u,o,u,C,0,t,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器:,输出波形,12.4.1 用555构成多谐振荡器:48162357R,30,4,8,1,6,2,3,5,7,R,1,R,2,C,u,C,555,D,TH,TR,u,o,V,CC,设电容C 原先未充电,故 TH =TR,2V,CC,/,3,立即,u,o,=,0,同时555内的管,T,导通,电容,C,经,R,2,7,#,T,1,#,放电,一直至,V,CC,/,3,使得,u,o,回到,1,进入循环,.,t,1,t,2,t,3,4,8,1,6,2,3,5,7,R,1,R,2,C,u,C,555,D,TH,TR,u,o,V,CC,uC0tVCC/32VCC/30tuo 在 u,32,0,t,u,o,u,C,0,t,V,CC,/,3,2V,CC,/,3,T,1,T,2,输出方波的,周期,T的计算:,T=T,1,+T,2,=0.7(R,1,+2R,2,)C,4,8,1,6,2,3,5,7,R,1,R,2,C,u,C,555,D