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1、模块六 脉冲信号的产生与整形项目8 变音门铃电路 项目9 警铃电路工作任务 任务1：多谐振荡器的制作 任务2：施密特触发器的制作 任务3：变音门铃电路的设计与仿真 任务4：警铃电路的设计与仿真学习目标 1、掌握施密特触发器电路工作原理 2、掌握单稳态触发器电路工作原理 3、掌握多谐振荡器电路工作原理 4、掌握应用555集成定时器的应用主要要求： 了解脉冲信号产生与整形的方法。 了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。 6.1 概 述了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑功能、工作特点和典型应用。 常用的有施密特触发器和单稳态触发器。 一、脉冲信号产生与整形的方法 获取脉冲信号 的方法 脉冲信号产生
2、与 整形电路的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容 元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多 谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。 用多谐振荡器直接产生。 用整形电路对已有波形进行整形、变换。 施密特触发器主要用以将缓慢变化或快速变化的 非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。单稳态触发器主要用以将宽度不符合要求的脉 冲变换成符合要求的矩形脉冲。用门电路构成。 用专用的集成电路。 用 555 定时器构成。 UOLUOH二、施密特触发器 (一)施密特触发器的特性和符号 UT = UT+ - UT-回差电压施密特触发 器工作特点 (1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3
3、)有两个稳态。 UT+OuOuIUT-正向阈值电压负向阈值电压当 uI 从小增大时 ，经过 UT+ 处才能使 输出发生跃变。当uI从大减小 时，经过UT-处才能 使输出发生跃变。Schmitt TriggerUOLUOHUT+OuOuIUT-uOuI具有施密特特 性的与非门符号OuItuOUT+ UT-Ot(二)施密特触发器应用举例 波形变换 将三角波、正弦波和其它 不规则信号变换成矩形脉冲。 UOHUOLuI UT+ 后，uO = UOL, 只有当 uI下降到经过 UT- 时，uO 才会发生跃变。 uI 2/3VCC时电压传输特性为反相输出的滞回特性uIuO当TH=TR=uI 1/3 VCC
4、)。 当 uC 2/3 VCC 时，满足 TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因 此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放 电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。这时TR = UIH 1/3 VCC， TH = uC 0 1/3 VCC )，因此 uO 重新跃变 为低电平。同时，放电管导通，C 经 V 迅速放电 uC 0 V，放电完毕 后，电路返回稳态。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 C 的取值。 (二)工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC输出脉冲宽度
5、 tW 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 tWI 小于输出脉宽 tWO 。解： 因为 tWO 1.1 RC故可取标称值 33 F。估算公式 tWO 1.1 RCGNDVCCRD OUTCO555TH TRDISVCC0.01 FR1CuOuC -+R2四、用 555 定时器组成多谐振荡器 (一)电路结构 DISVCCR1TH TRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC -+R2(二)工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOH tWHtWL 充电UOHTH = TR = uC 很小接通 VCC 后，开始
6、时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，放电管截止，VCC 经 R1、R2 向 C 充电，uC 上升，这时电 路处于暂稳态。 工作原理 (二)工作原理、工作波形与周期估算 uCOtOuOtUOLUOH tWHtWL UOLTH = TR 2/3 VCC当 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 时，uO 跃变为低电平，同时放电管V 导通，C 经 R2 和 V 放电，uC 下降， 电路进入暂稳态 。工作原理 接通 VCC 后，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，放电管截止，VCC 经 R1、R2 向 C 充电，uC 上升，这时电 路处于暂稳态。 放电当
7、 uC 下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 时， uO 重新跃变为高电平，同时 放电管 V 截止，C 又被充电，uC 上升， 电路又返回到暂稳态。(二)工作原理、工作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOH tWHtWL TH=TR1/3VCC工作原理 当 uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC时，uO 跃变为低电平，同时放电管V 导通，C 经 R2 和 V 放电，uC 下降， 电路进入暂稳态 。接通 VCC 后，开始时 TH = TR = uC 0，uO 为高电平，放电管截止，VCC 经 R1、R2 向 C 充电，uC 上升，这时电 路处于暂稳态。 (二)工作
8、原理、工作波形与周期估算 电容 C 如此循环充电和放电，使 电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOH tWHtWL 周期与占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C7.3 555定时器的应用GNDVCCRD OUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2例 指出右图中 控制扬声器鸣响与否和 调节音调高低的分别是 哪个电位器？若原来无 声，如何调节才能鸣响 ？欲提高音调，又该如 何调节？解：R1、R2、RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节 RP1 可调节音调高低。
9、欲提高音调，则应减小 RP1 ，因此触头应下移。RP2调节 RP2 可控制 RD 为 0 或 1，从而控制振荡器工作与 否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使 RD = 1，使 扬声器鸣响。RP1例1： 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。S1 : 起动按钮S2 : 停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuo M微电机555按下启动按钮 S1（未按 S2） 即使放开 S1 , UTR电位变高 、UTH 仍为低电平，输出状态保持不变 ，电机继续转动 。这时如果松开 S2 , 输出状 态不变，电机仍不转动 。4816235S2S1RRCVCCTHTR
10、uoM微电机 555启动过程：停车过程：故 uo=1 , 电机转动 。按下停车按钮 S2（未按 S1） 故 uo=0 , 电机停转。例2： 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路改进。S1 : 起动按钮S2 : 停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuo M微电机555例3： 单稳态触发器: 洗相曝光定时器。若S打开 。 输出总为048162357 uouiVCCRRTCTDTHTRS0t0tuCTuo若合闸时输出为 0，将保持0若合闸时输出为 1，输出会自动回到零0t0tuCTuoui0t48162357 uouiVCCRRTCTDTHTRS由以上分析可以看出 ： 按钮每按动一次
11、， uo 便输出一个正脉冲, 其宽度 TW 由 RT CT 决 定 。按下S自动返回JJ红白D1D248162357 uouiVCCRRTCTDTHTRS洗相曝光定时器按一下按钮 S未按uo0J的线圈不通电J 的接点不动作红灯 白灯亮灭1通电闭合亮灭白灯亮的时间即为曝光时间 TW 。TW = 1.1 RT CT按着S忘了松手,会怎麽样 ?例4： 多谐振荡器: 简易电子琴电路0tuouC0t555 定时器可构成多谐振荡器:48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC设电容C 原先未充电, 故 UTH =UTR 2VCC /3 , 立即 uo = 0 , 同时555内的管 T 导通，电
12、容 C 经 R2 7#管脚 T 1#管脚放电一直至VCC /3，使得uo 回到 1 ，进入循环 . .t0uouC0t48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0t输出方波的周期 T 的计算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C T1T248162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方 波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音调 。本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整 形电路，可将输入的周期信号整形成符合要求 的同周期矩形脉冲。 施密特触发器具有回差特性，它有
13、两个稳态状态 ，有两个不同的触发电平。施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉 冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和 回差电压的大小。施密特触发器还可用来进 行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡 器等。实用中，常选用集成施密特触发器 或 采用555 定时器构成施密特触发器。单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。 其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R、C 定时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信 号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、 C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。 单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为 宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常 用于脉冲的定时、整形和展宽等。
14、实用中，常选用集成单稳态触发器 或 采用 555 定时器构成单稳态触发器。 在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变 R、C定时元件数值的大小，可调节振荡频率。 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，它还可组成其它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着
15、广泛的应用。除 555 单定时器外，还有双定时器 556、四定时器 558 等。 单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的 电路符号为 GuO可重复触发型 不可重复触发型 uOuI1uOuIuOuI单稳态触发器具有施密特特性 的与非门符号多谐振荡器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 多谐振荡器项目8 变音门铃电路用555或556定时器设计电子门铃电路。 功能：当按下按钮S时，电子门铃以1kHz的 频率响10s。 项目9 警铃电路用556定时器的两个时基电路构成的低频 对高频调制的救护车警铃电路
