《电工电子学 教学课件 ppt 作者 林小玲 第5章 数字集成电路（集成定时器）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工电子学 教学课件 ppt 作者 林小玲 第5章 数字集成电路（集成定时器）（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上海大学 自动化系 林小玲,第5章 数字集成电路 （集成定时器）,5.5 集成定时器,数字电路中的信号都是脉冲信号，这种信号可以通过某种整形与变换电路的作用来产生出各种不同脉宽和幅值的脉冲波形，或者通过整形与变换电路的作用完成连续模拟信号与脉冲信号之间的相互变换等功能。, 5.5.1 555集成定时器,555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件,通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路。,555集成定时器的型号较多，但所有双极型产品型号后的3位数字都是555，CMOS产品型号最后的4位数字都是7555。而且，它们的功能和外部引脚的排列完全相同。,1. 555定时器的电路结构
2、,1.分压器,2.比较器,3.RS锁存器,4.三极管放电开关,5.输出缓冲器,组成：,2. 定时器的逻辑功能,1）Vi12/3VCC Vi21/3VCC Vo=0,2）Vi12/3VCC Vi21/3VCC Vo=1,3）Vi11/3VCC Vo不变,特点：555定时器能在很宽的电源电压范围内工作，并可承受较大的负载电流。双极型555定时器的电源电压范围为516V，最大的负载电流达200mA。CMOS型7555定时器的电源电压范围为318V，但最大负载电流在4mA以下。,称TH为高电平触发端；TR低电平触发端。,5.5.2 施密特触发器,施密特触发器(Schmitt Trigger)逻辑符号及
3、电压传输特性,当输入信号高于VT+ 时, 电路处于一个稳定状态; 当输入信号低于VT-时, 电路处于另一个稳定状态;当输入信号处于两触发电平之间时,其输出保持原状态不变。,VT+称作为上触发电平或正向阈值电压;,VT- 称作为下触发电平或负向阈值电压;,特点：,1）有两个稳定状态VOH和VOL , 但稳态要靠输 入电平来维持；,2）具有滞回电压传输特性.当输入信号高于VT+ 时,电路处于一个稳定状态; 当输入信号低于VT-时, 电路处于另一个稳定状态;当输入信号处于两触发电平之间时,其输出保持原状态不变。,1. 用555定时器构成施密特触发电路,1. 电路组成,2.工作原理,当Vi1/3VCC
4、时, VO=VOH;,2) 当1/3VCC Vi2/3VCC时, VO 保持,VO=VOH;,3) 当Vi2/3VCC时, VO=VOL.,首先分析输入电压Vi由0逐渐 升高的过程,4) 当1/3VCC Vi2/3VCC时, VO 保持,VO=VOL;,5) 当Vi1/3VCC时, VO=VOH.,其次分析输入电压Vi从2/3VCC 逐渐开始下降的过程,VT+=2/3VCC,VT-=1/3VCC,VT= VT+ VT- =1/3VCC,例:下列电路图为由555定时器构成的施密特触发电路 (1)当R为无穷大时,试根据V i 输入波形画出输出波形; (2)欲使VT =6V,则R应取多大?,R=5K
5、,2. 集成施密特触发电路,由于施密特触发电路的应用非常广泛，集成施密特触发电路的种类较多，有施密特非门74HC/HCT14、CC40106，施密特与非门74HC/HCT132、CC4093等。,CC40106阈值电压数值表,3. 施密特触发电路的应用,(1) 波形变换,可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为同频率的 矩形脉冲.,(2) 脉冲整形,可以适当调节施密特触发器的回差电压,得到整齐的 矩形脉冲.,(3) 幅度鉴别,可以通过调整电路的VT+和VT-,将输入信号中幅度超 过VT+的脉冲选出,幅度较小的脉冲消除,所以具有幅 度鉴别能力.,5.5.3 单稳态触发电路,单稳态触发电路特点:电路有
6、一个稳定状态,一个暂稳定状态.在没有外界触发信号作用时,电路处于稳定状态;在外界信号作用下,电路由稳态转换为暂稳态,经过一段时间,电路自动返回到稳定状态.,单稳态触发电路常用于脉冲的整形、定时和延时。,1. 由555定时器构成的单稳态触发电路,（1）电路组成,（2） 工作原理,1)稳态,当Vi 来一个较短的负 脉冲后, Q端改变状态, Vo由低电平跳变为高 电平,电路进入暂稳态. 而后经过一段时间后 (这时Vi已返回1) ,Q自 动返回到0的状态, 即 电路恢复到原来的稳 态Vo为低电平. (为什么),2)暂稳态,（3） 工作波形图,（4）输出脉冲宽度估算,输出脉冲宽度tw :就是暂稳期 的持
7、续时间,它等于电容电压 Vc从0上升到2/3Vcc所需时间,=RCLn3,1.1RC,*Vi的负脉冲宽度要小于tw,*输出脉冲宽度仅取决于外接定 时元件R和C的数值,而与电源电 压无关,2. 用施密特触发电路构成 单稳态触发电路,（1）电路结构,（2）工作原理,1)稳态时,输入Vi=0,VR=0时,输出Vo=VOH;,2)暂稳态:当幅度为VDD(VT+)的正触发脉冲加到电路输入端时, 电路状态翻转, Vo=VOL,进入暂稳态. 随着对电容C的充电,VR按指数规律下降,当下降到略低于VT-时,电路状态再次翻转,返回到原来的稳态,输出Vo=VOH.,*Vi的正脉冲宽度应大于tw tw=RCln(V
8、DD/VT-),（3）工作波形图,输出脉冲宽度tw:VR从初始值VDD下降到VT-所需要的时间,3. 集成单稳态触发电路,根据电路工作特性不同，集成单稳态触发电路分为不可重复触发和可重复触发两种。,(a) 不可重复触发单稳态触发电路工作波形,(b) 可重复触发单稳态触发电路工作波形,74121是不可重复触发 单稳态触发电路,（1） 不可重复触发单稳态触发电路,两种连接方法：,tw0.7RextCext,（2）可重复触发单稳态触发电路,74122是一种可重复触发单稳态触发电路,74122功能表,74122的定时电阻、电容连接方式与74121相同，但输出脉冲宽度tw为： tw0.32RCext,需
9、要注意的是，74122是可重复的触发单稳态触发电路，只要在输出脉冲结束之前，重新输入触发信号，就可以方便地延长输出脉冲的持续时间。,4. 单稳态触发电路的应用,（1）脉冲整形,（2）脉冲的延时,（3）脉冲的定时,一个测频的例子,5.5.4 多谐振荡器,能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路. 多谐振荡器没有稳态, 有两个暂稳态. 且两暂稳态之间的相互转换都不需要外加触发信号, 而是靠电路本身完成的.,1. 用555定时器构成多谐振荡器,（1）电路组成,T1=(R1+R2)Cln2,T2=R2Cln2,（2）工作原理,占空比:正脉宽T1与周 期T之比,2) 当VC略大于2/3VCC，输
10、出Vo 由1转换为0；,4) 当VC降至略低于1/3VCC，输出Vo 由0转换为1。, 555构成振荡器电路简单,频率易于调节灵敏度较高;, 上述电路占空比q=T1/T衡大于0.5,调节不方便., 555构成振荡器频率振荡低(一般不超过几百KHz),且频率稳定度不高.,（3）电路特点,（4） 改进电路,T1=R1Cln2,T2=R2Cln2,占空比:,当R1=R2时, q=1/2,当R1R2时, q1/2,当R1R2时, q1/2,2. 用施密特触发电路构成多谐振荡器,3. 石英晶体多谐振荡器,石英晶体多谐振荡器的主要特点为频率稳定高，其振荡频率由石英晶体的固有振荡频率决定。,Rf为反馈电阻,阻值为10100M,为G1提供偏置;,C1为温度校正电容,C2为频率微调电容,G2起整形和缓冲作用。,目前，已有很多将石英晶体振荡器做成具有各种频率输出的集成标准器件。,如当该电路石英晶体的谐振频率为32768Hz，经CD4060多级分频，可分别获得2、4、8、1024、2048Hz等10级不同频率的输出信号。,CD4060就是常用电路之一， 它是一片14级分频的二进制 串行计数/分频/振荡电路。,谢谢!,
