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1、第19讲 第16章 脉冲信号的产生与整形 16.1 由门电路构成的多谐振荡器和 单稳态触发器 16.2 集成单稳74123 16.3 集成定时器555 第16章 脉冲波形的产生与整形 16.1 由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 16.1.1由门电路构成的多谐振荡器 16.1.2由门电路构成的单稳态触发器 16.2 集成单稳态触发器74LS123 16.2.1集成单稳态触发器74LS123的功能 16.2.2集成单稳态触发器74LS123的应用举例 16.3集成定时器555 16.3.1 555定时器的工作原理 16.3.2 555定时器的应用 16.1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发
2、器 一、由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门 首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（ 环行振荡器）: 11 1 u1u2u3 0 t u3 缺点: 因门电路传输延迟时间很短（10nS左右），所 以振荡频率太高,并且不可调整。 16.1.1由门电路构成的多谐振荡器 二、带RC延时电路的多谐振荡器 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 时间常数 RC门电路传输延迟时间 u3 周期：T 2.2 RC RS：限流电阻，几百 输出 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT 假设：开始时u3=0 当uAUT时，u3不反转 u1 C
3、 R1 u2 =0.3V A 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 带RC延时电路的环行振荡器分析 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT 当uA=UT时，u3反转，u1、 u2也同时反转 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT 由于电容电压不能 突 变,当u1 发生下跳时,uA 有一突变。 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 u2u
4、1，电容反向充电 , uA上升。 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT 当uA=UT 时，u3、 u1、u2反转 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT U 由于u1上跳，电容电压不 能突变，所以uA上跳，然 后uA下降，进入下一个周 期。 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 T 0 t u3 0 t u2 0 t u1 0 t uA UT U 可以推导，输出信号的 周期近似为: T 2.2 RC 11 1 u1u2 u3 C A RRS G1G2 G3 三、RC耦合式
5、振荡器 0 t uo 0t uA 11 R1R2 C2 C1 uo A 当R1=R2=R , C1=C2=C时 输出信号的周期近似为: T 1.4 RC 四、石英晶体振荡器 输出方波uO的频率 = 石英晶体的固有谐振频率 石英晶体等效电路 石英晶体 11 R1R2 C uo A R1=R2=1k C=0.1F 优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源 单稳态触发器: 输出端只有一个稳定状态, 另一 个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由 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 16.1.2 由门电路构成的单稳态触发器 由外部触发
6、后，由稳 定状态变为暂稳态 经延时电路延时后， 又自动返回稳定状态 一、由门电路构成的积分型单稳态触发器 0 t ui u1 uA u2 0 t 0 t 0 t t1 当ui=0时 u1 u2 R C 1 & ui A ui：外部触发脉冲 当ui上跳时， u1下跳 因uA不能突变，所以 u2下跳 0 t ui u1 uA u2 0 t 0 t 0 t t1 u1下跳后，C放电，uA下降 UT TW TW=1.1RC u1 u2 R C 1 & ui A 当uA=UT时，u2上跳，输出 一个宽度为TW的负脉冲 当ui下跳时，u1上跳，C再 充电， uA上升为高电平。 uA 0 t UT u2 0
7、 t 0 t ui u1 0 t t1t3 缺点： 若C的放电太慢，在 t1- t3期间, uAUT , 失去对 u2 低 电平宽度的控制作用 u1 u2 R C 1 & ui A u2将随着ui变为0而变为1 u1 u2 R C 1 & ui A & ui, 1 u3 ( a ) ( b ) 改进型电路 u1 u2 R C 1 & ui A u1 uA u2 0 t 0 t 0 t ui 0 t UT 0 t ui t1 t1 改进的积分型单稳触发器 工作原理 特点: 输出脉冲宽度不受 输入脉冲宽度的影响 u1 u2 R C 1 & uiA & ui , 1 u3 二、由门电路构成的微分型单
8、稳态触发器(略) 16.2 集成单稳态触发器74LS123 74LS123 内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉 冲的宽度，主要由外接的定时电阻( RT )和定时电容 ( CT )决定。单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三 个输入信号。 A B Q Q CLR RT/CTCT A B Q Q CLR RT/CTCT 12 16.2.1 集成单稳态触发器74LS123的功能 触发 74LS123功能表 A B Q Q CLR RT/CTCT +5V 清0 CLRABQQ说明 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 稳态 稳态 触发 触发时：Q端得到正脉冲 Q端得到负脉冲 A
9、 B Q Q CLR RT/CTCT +5V A B Q Q CLR RT/CTCT +5V “1” TW = 0.45 RT CT 单位 RT：k, CT: pF, tW: nS CT 1000PF RTCTCTRT TW A Q Q TW B Q Q 16.2.2集成单稳态触发器74LS123应用举例 例1.用单稳进行彩灯的延时控制 B TW Q Q A B Q Q CLR RT/CTCT +5V CTRT 延时时间 QAQC QB QDCP CLRRS0S1 QAQCQBQD CP CLRRS0S1 A BCDEFGH 7 4 L S 1 9 4 ( 1 )7 4 L S 1 9 4 (
10、 2 ) R2C2 AQ2 R1C1 A Q1 B + 5V 移位输入 DW1DW2 时钟 +5V+5V 9108 发光二极管 串行移位寄存器 单稳态触发器 彩灯控制 过程:全亮由左到右逐个灭全灭延时全亮,周而复始 例2.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计 数器的计数脉冲(数字测速系统) 放大器 电机 圆盘 红外发射 红外接收 单稳整形 计数器 定时器 (晶体振荡器) 显示译吗器 数码显示器 ui uo 转/分 分频器 ui uo 16.3 集成定时器555 16.3.1 555定时器的工作原理 一、内部电路组成 内部电路组成: (1)分压器(3个R) (2)电压比较器 (A1、A2）
11、(3)RS触发器 (4)反相器 (5)晶体管T + A1 + A2 R S Q Q TR CV TH RD T VCC UO 6 GND 5 4 3 2 1 7 8 D R R R 1端GND 地 2端TR 低电平触发输入 3端UO 输出 4端RD 直接清0 5端CV 电压控制，不用 时经0.01F电容 接地 6端TH 高电平触发输入 7端D 三极管集电极 8端VCC 电源(4.5V18V) 16.3.1 555定时器的工作原理(续) 二、引脚功能 + A1 + A2 R S Q Q TR CV TH RD T VC C UO 6 GND 5 4 3 2 1 7 8 D R R R 16.3.
12、1 555定时器的工作原理(续) 三、工作原理 各部分的功能 + A1 + A2 R S Q Q TR CO TH RD T VC C UO 6 GND 5 4 3 2 1 7 8 D R R R (1)分压器为比较器提供 基准电压，A1的基准电 压为 ，A2的基准 电压为 。 （2）阈值端（TH）和 触发端（TR）的外加输 入信号和两基准电压比 较。当TH 时 ，A1输出高电平；当 TR 2VCC/3时， uo=0, T导通,电容C很快放电, 电路恢复到初始状态。 555单稳电路波形图 上电清0：由于CS的作用， 上电后uo=0，T导通，uc=0 555单稳电路波形图 当ui为高电平时， uo保持，仍为uo=0 555单稳电路波形图 当ui由高电平变为低电平时， uo=1T截止，C开始充电 555单稳电路波形图 ui脉冲足够窄, ui变为高电平后, uo保持为1,C继续充电 555单稳电路波形图 当C充电2VCC/3时， uo=0, T导通,电容C很快放电, 电路恢复到初始状态。 555单稳电路波形图 tw 输出脉冲宽度 ：
