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1、2019/10/29,1,第10章 脉冲波形的产生与变换,10.1 概述,10.3 单稳态触发器,10.4 多谐振荡器,10.2 施密特触发器,10.5 555定时器,返回,结束 放映,2019/10/29,2,10.1 概述,矩形脉冲信号的获取方法有两种：,产生:不用信号源，加上电源自激振荡，直接产生波形。,整形:输入信号源进行整形.,脉冲产生电路:多谐振荡器,脉冲整形（变换）电路:施密特触发器、单稳态触发器,2019/10/29,3,脉冲周期T,脉冲幅度Vm,脉冲宽度,上升时间tr,下降时间tf,占空比：,2019/10/29,4,施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于 数字电路需
2、要的矩形脉冲的电路。,10.2 施密特触发器,2019/10/29,5,10.2.1 用门电路组成的施密特触发器,设G1、G2阈值电压VTHVDD/2， R1R2（否则电路进入自锁状态,不能正常工作）,2019/10/29,6,正向阈值电压,负向阈值电压,回差电压：VT VTVT,滞回电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过 程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。,同相输出的施密特触发器,反相输出的施密特触发器,2019/10/29,7,10.2.3 施密特触发器的应用,1.用于波形变换：,2019/10/29,8,2.用于脉冲整形：,2019/10/29,9,3.用于脉冲鉴幅：,施
3、密特触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出。,2019/10/29,10,4.用于构成多谐振荡器：,2019/10/29,11,10.3 单稳态触发器,工作特点： 1、电路中有一个稳态和一个暂稳态两个工作状态； 2、在外界触发脉冲作用下，电路能从稳态翻 转至暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动翻转至稳态； 3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的 参数与触发脉冲无关。,2019/10/29,12,10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器,单稳态触发器因为电路具有一个稳定状态而得名。它由两个门电路、一个RC电路组成。它的暂稳态通常都是靠RC电路的充、放电过程来维持的，根据RC电路的不同接法，分为微
4、分型和积分型。,2019/10/29,13,0,1,0,1,0,1,稳态 没有触发器电平时，vI为低电平，vO为低电平，vO1为高电平。,微分型单稳态触发器,2019/10/29,14,稳态至暂稳态 当vI正跳变时，vO1由高到低，vI2为低电平。于是vO为高电平。即使vI 触发器信号撤除，由于vO的作用，vO1仍可为低电平。,1,1,0,1,0,2019/10/29,15,暂稳态至稳态 暂稳态期间，电源经电阻R和门G1对电容C充电，vI2升高，当vI2=VTH时，vO下降，vO1上升，但使vI2再次升高，最终vO1=1，vO=0。,0,0,1,0,1,脉冲宽度要窄,tW=0.69RC,201
5、9/10/29,16,积分型单稳态触发器,2019/10/29,17,10.3.2 集成单稳态触发器,tW=0.69RextCext,Rext取值在230k之间，Cext取值在10pF10F之间， 得到的tw的范围可达20ns200ns.也可使用内部电阻Rint取代外接电阻Rext，以简化外部接线。但是由于Rint不大，约为2k,故若希望得到较宽脉冲时，仍需使用外接电阻。,2019/10/29,18,2019/10/29,19,图10.3.10,2019/10/29,20,外接电阻 （下降沿触发）,内部电阻 （上升沿触发）,2019/10/29,21,目前使用的集成单稳态触发器有不可重复触发型
6、和可重复触发型两种。不可重复触发的单稳态触发器一旦被触发进入暂稳态后，再加入触发脉冲不会影响电路的工作过程，必须在暂稳态结束后，才接受下一个触发脉冲而转入暂稳态。可重复触发的单稳态触发器进入暂稳态后，如果再次加入触发脉冲，电路将重新被触发，使输出脉冲再继续维持一个tW宽度。,不可重复触发型,可重复触发型,2019/10/29,22,10.3.3 单稳态触发器的应用,1、定时,只有在脉冲宽度 tpo内的信号才能通过。,2019/10/29,23,2、延时与整形,可将脉冲宽度不等的矩形脉冲整形成脉冲宽度相等的矩形波。,2019/10/29,24,通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有
7、一定的宽度。因此，利用单稳态电路，将输出脉宽调节到大于噪声宽度而小于信号宽度即可消除噪声。,3、消除噪声,2019/10/29,25,10.4 多谐振荡器,多谐振荡器又称无稳电路，主要用于产生各种方波或时间脉冲信号。它是一种自激振荡器，在接通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动地产生矩形脉冲波。由于矩形脉冲波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器称为多谐振荡器。,性能特点： 没有稳态，有两个暂稳态。 工作不需要外加信号源，只需要电源。,2019/10/29,26,10.4.1 对称式多谐振荡器,T1.3RFC,2019/10/29,27,10.4.2 非对称式多谐振荡器,T2.
8、2RFC,2019/10/29,28,10.4.3 环形振荡器,利用延迟负反馈产生振荡。将任何大于、等于3的奇数个反相器首尾相连接成环形电路，都能产生自激振荡。电路简单，但不实用。,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,T=2ntpd,2019/10/29,29,10.4.4 施密特触发器构成的多谐振荡器,2019/10/29,30,10.4.5 石英晶体多谐振荡器,在许多应用场合下都对多谐振荡器的振荡频率稳定性有严格的要求。前面几种电路频率稳定性不是很高。在对频率稳定性有较高要求时，应采用石英晶体多谐振荡器。,电路的振荡频率取决于石英晶体的固有振荡频率。,2019/10/29,31
9、,10.5 555定时器及其应用,555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，只要外围电路稍作配置，即可构成单稳态触发器、多谐振荡器或施密特触发器，因而可应用于定时、检测、控制、报警等方面。,2019/10/29,32,集成555定时器因为其内部有3个精密的5K电阻而得名。后来国内外许多公司和厂家都相继生产出双极型和CMOS型555集成电路。虽然CMOS型3个分压电阻不再是5K,但仍然延用555名称。 目前一些厂家在同一基片上集成2个555单元，型号后加556，同一基片上集成4个555单元，型号后加558。,2019/10/29,33,集成555定时器具体元件简
10、介 555定时器的封装一般有两种： 八脚圆形封装 八脚双列直插式封装。,2019/10/29,34,10.5.1 555定时器的电路结构与功能,放电三极管,精密电阻,SR锁存器,2019/10/29,35,控制电压,触发输入,复位端,输出,放电端,阈值输入,电源516V,2019/10/29,36,注意：工作中不使用VCO时，一般都通过一个0.01F的电容接地(交流接地），以旁路高频干扰。,当VCO悬空时，VR1=2/3Vcc, VR2=1/3Vcc,2019/10/29,37,由电路框图和功能表可以得出如下结论： 1555定时器有两个阈值电压，分别是 和 。 2输出端3脚和放电端7脚的状态一
11、致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。 3.输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为 。,2019/10/29,38,10.5.2 555定时器接成施密特触发器,二六搭一,2019/10/29,39,交流接地,VT-,VT+,回差电压:,2019/10/29,40,2019/10/29,41,VT+ =VCO,VT- =1/2VCO,回差电压:,2019/10/29,42,10.5.3 555定时器接成单稳态触发器,七六搭一，上R下C,2019/10/29,43,vI下降沿到达,vO输出高电平，TD截止，VCC
12、经R向C充电， 当vC=2/3VCC时，触发器翻转，vO输出低电平，TD导通，电 容C经TD迅速放电。vI下一个下降沿到达,重复上述过程。,2019/10/29,44,特性：,这个单稳态触发器是负脉冲触发的。,稳态时，这个单稳态触发器输出低电平。,暂稳态时，这个触发器输出高电平。,该电路输出脉冲宽度为tw1.1RC 。,2019/10/29,45,10.5.4 555定时器接成多谐振荡器,振荡周期：T=0.69(R1+2R2)C,输出脉冲占空比:,例10.5.1,2019/10/29,46,占空比可调的多谐振荡器,输出脉冲占空比:,2019/10/29,47,本节小结,555定时器接成施密特触发器,回差电压：,2019/10/29,48,555定时器接成单稳态触发器,tw1.1RC,负脉冲触发，脉冲宽度：,555定时器接成多谐振荡器,振荡周期：T=0.69(R1+2R2)C,
