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1、,tw,0.9Um 0.5Um 0.1Um,tr,tf,T,Um,图8-1 实际的矩形波形,8.1 实际的矩形波形及其参数,第8章 脉冲波形的产生与变换,（1）脉冲幅度Um（2）脉冲宽度tW（3）上升时间tr（4）下降时间tf （5）脉冲周期T（6）脉冲频率f （7）占空比q,1,1,1,1,1,+VDD,TH CO TR （1）,阈值输入 （6） 控制端 （5） 触发输入（2）,R UR1 R UR2 R,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,R（4）复位,输出端 OUT（3）,放电端 D（7）,图8-2 集成555定时器 a)CC7555内部逻辑电路图,1,R,S,+ -,+,8.2 集
2、成555定时器,8.2.1 内部电路结构,G1,G2,G3,G4,图8-2 b)CC7555内部逻辑符号,1. 电阻分压器,2. 电压比较器C1和C2,3. 基本RS触发器,4. NMOS开关管VT,8.2.3 CC7555的工作原理,R,8.3施密特触发器 8.3.1 555定时器构成施密特触发器 1 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,TH CO TR （1）,（6） （5） （2）,R UR1 R UR2 R,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO（3）,D（7） uO1,图8-3 用CC7555定时器组成施密特触发器,1,R,S,+ -,+,0.01,+VDD1,R1,G1,
3、G2,G3,G4,uI,1,2,4,5,6,8,555,+VDD,3,7,uI,uO,uO1,0.01,+VDD1,2 3 1 3,uO,O,t,t,uI,UO UOH UOL,O,UT,UT- UT+ uI,a)波形图 b)电压传输特性（回差特性） 图8-4 用施密特触发器将正弦波转换为矩形波,3. 工作原理,VDD,VDD,回差电压 UT=UT+UT=2VDD/3VDD/3 =VDD/3,例8-1 在图8-3a所示的施密特触发器中，设电源电压VDD=6V，试问电路的上、下限阈值电压UT+、UT及回差电压UT各为多少？设另一电源电压VDD1=10V，则由放电端（7脚）输出电压uO1的高、低电
4、压值各为多少？,解： （1）上、下限阈值电压分别为UT+=2VDD/3=4V，UT=VDD/3=2V，由式（8-1） 回差电压 UT=UT+UT=2V。 （2）因为施密特触发器输出电压uO为低电平时，对应的555定时 器内部VT管导通，所以输出电压uO1亦为低电平，uO1的低 电压值约为0V； 同理可得u O1的高电压值约为10V。,8.3.2 集成施密特触发器 1. 概述 2. CC40106电路结构和工作原理,2 集成施密特触发器应用例,（1）用于脉冲整形,t,t,UT+,UT-,uI,uO,O,O,图8-6 施密特反相器用作脉冲整形电路,uI,uO,CT7414,t,t,UT+,UT-,
5、uI,uO,O,O,图8-7 施密特反相器用作脉冲整形电路,（2）用于波形变换,uI,uO,CT7414,t,t,UT+,UT-,uI,uO,O,O,uI,uO,CT7414,图8-8 施密特反相器用作脉冲整形电路,（3）用于脉冲幅度鉴别,8.3.3 用TTL门电路组成的施密特触发器,&,&,Q,Q,uO,G1,G2,VD,uI,R1,R2,UR2,1. 电路组成,2. 工作原理,UT+UTH+UDUTH,回差电压 UT =UTUTUD,图8-9 TTL门电路组成的施密特触发器,8.4 单稳态触发器 8.4 . 1 555定时器构成单稳态触发器,1,1,1,1,1,+VDD,R UR1 R U
6、R2 R,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-10 555定时器构成单稳态触发器,1,R,S,+ -,+,0.01,R1,G1,G2,G3,G4,1,2,4,5,6,8,555,+VDD,3,7,uI,uO,0.01,uI,UTH,UTR,C,CO,C1,C2,2. 工作原理,电容电压 uC（t）=uC（）uC（）uC（0）exp（-t/）,稳态,暂稳态,稳态,uI,uC,uO,0,0,0,VDD,VDD,8.4.2 集成单稳态触发器,可重复触发 （ CC14528 /74122/74123）,不可重复触发 （74121/74221）,可重触发单稳态触发器，是指在暂稳态定时
7、时间tW之内，若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。,电路在受到A输入脉冲触发后，电路进入暂稳态。在暂稳态tW期间，经tD(tDtW)时间后，又受到B输入脉冲的触发，电路的暂稳态时间又将从受B脉冲触发开始，因此输出信号的脉冲宽度将为tD+tW。,采用可重触发单稳态触发器，只要在输出的暂稳态持续期tW结束前，再输入触发脉冲，就可方便地产生持续时间很长的输出脉冲。,TR +,TR -,1/2CC14528,Q,+VDD,Rext,Cext,uI,R,+VDD,&,uA,（1）定时,t,uI,O,t,uB,O,t,uA,O,t,uO,O,tw,TR +,TR -,1/2CC14528,Q,
8、+VDD,Rext,Cext,uI,R,+VDD,（2）脉冲展宽,t,uI,O,t,uO,O,tpo,uO,tD,tpi,TR +,TR -,1/2CC14528,Q1,+VDD,Rext1,Cext1,uI,R,+VDD,（3）脉冲延迟,TR ,TR ,1/2CC14528,Q2,+VDD,Rext2,Cext2,R,+VDD,uO,8.4.3 用门电路组成的积分型单稳态触发器 1. 电路组成,Um,UTH,tpi,tW,UOH,uI,uO1,uA,uO,t,t,t,t,O,O,O,O,2. 工作原理,稳态,暂稳态,稳态,3. 输出脉宽tw和脉冲幅度Um的计算,放电的初始值是uA（0）=UO
9、H3.6V 放电的终值uA（）=UOL0.3V 放电的时间常数为（R+RO）C,Um=UOHUOL3.6V0.3V=3.3V,脉冲幅度,脉冲宽度,V1,R1,+VCC,uA,R,RO,UOL,C,G1,G2,C,uA,RRO,UOL,UOH,UTH,O,t,&,uO,G2,uI,R,uA,&,G1,uO1,C,图8-18 经改进后的积分型单稳态触发器,&,G3,8.5 多谐振荡器 8.5.1 555定时器构成多谐振荡器,1,1,1,1,1,+VDD,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-20 555集成定时器构成的多谐振荡器,1,R,S,+ -,+,G1,G2,G3,G4,1
10、,2,4,5,7,8,555,+VDD,3,6,uO,0.01,C,C1,C2,R,R,R,uC,R1,R2,2. 工作原理,VDD,VDD,VDD,2/3,1/3,T1,T2,VDD,uC,uO,Um,t,t,t1,t2,t,t,O,O,图8-21 多谐振荡器电容C的克放电曲线及输出矩形波振荡信号,3. 参数计算,（1）充电时间T1,（2）放电时间T2,T=T1+T2=（R1+R2）Cln2+R2Cln20.7（R1+2R2）C,占空比 q=T1/T=（R1+R2）/（R1+2R2）,4. 占空比可调的多谐振荡器,1,2,4,5,7,8,555,+VDD,3,6,uO,0.01,C,R1,R
11、2,RP,RA,RB,VD2,VD1,T1,T2,uO,充电回路为：VDDRAVDlC地,放电回路为：CVD2RBVT（NMOS管）地,T=T1+T2（RA+RB）Cln2,q=T1/TRACln2/（RA+RB）Cln2 =RA/（RA+RB）,充RAC，放RBC,TlRACln2，T2RBCln2,例8-2 在图8-9所示的占空比q可调的多谐振荡器中，要求q在20%80%的范围内调节，输出信号的频率为1kHz（T=10-3s），试选择R、C参数。,解： 通常RA和RB的取值为1k3M之间，C大于500pF。若选择C为0.22F，则 RA+RB=10-3s/（0.2210-6Fln2）6.6
12、k 查附录E，选取Rw=4.7k，R 1和R 2均为1k（这样所选R、C参数均为标称阻容值），则实际占空比约为15%85%，比题目要求的调节范围还大，这就满足了题目的设计要求。,例8-3 图8-10a是由5G555定时器构成的单稳态电路，它在CO端（5脚）施加了一个如图8-10b所示的三角波uIC，同时在触发输入端施加了一个矩形波脉冲序列，该电路可用作交流调速控制系统中的脉冲宽度（PWM ）调制器。试分析该PWM调制器的工作原理，并画出输出电压uO的波形图。,8.5.2 石英晶体振荡器 1. 石英晶体选频特性,0,f,f,0,X,电感性,电容性,符号,f,p,有两个谐振频率。当f=f0时，为串
13、联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。 由晶体本身的特性决定： fp f0（晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-1010-11。,2 CMOS石英晶体多谐振荡器（并联式振荡器）,RF 是偏置电阻，保证在静态时使G1工作在转折区，构成一个反相放大器。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路。电路的振荡频率= f0。 反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。,Q,高增益放大区,B,D,uO=uI,uI,uO,1,G1,uI,uO,O,图8-25 CMOS反相器的电压传输特性,3 TTL石英
