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1、第八章 脉冲波形的产生与变换,8.1 实际的矩形波及其参数 8.2 集成555定时器 8.3 用555定时器构成脉冲的产生与变换电路 *8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲发生器 8.5 脉冲信号产生与变换电路应用举例,内容提要：,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,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
2、集成555定时器 a)CC7555内部逻辑电路图,1,R,S,+ -,+,8.2 集成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 用555定时器构成的脉冲产生与变换电路 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） u
3、O1,图8-3 用CC7555定时器组成施密特触发器,1,R,S,+ -,+,0.01,+VDD1,R1,G1,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
4、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。,集成施密特触发器,8.3.2 用555定时器组成单稳态触发器 1. 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,R UR1 R UR2 R,+ -,+,UO
5、1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-5 555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,8.3.3 用555定时器构成多谐振荡器 1. 电路组成,1,1,1,1,1,+VDD,+ -,+,UO1 UO2,Q Q,V,uO,D,图8-7 555集成定时器构成的多谐振荡器,1,R,S,+ -,+,G1,G2,G3,G4,1,2,4,5
6、,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8-8 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,R2,RP,RA
7、,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）6.6k 查附录E，
8、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。,实用电路： 触摸定时控制开关,555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（2） 加入一个负脉冲， 555输出端 输出高电平，灯泡（RL）发光， 当暂稳态时间（tw=11s）结束 时，555输出端恢复低电平， 灯泡熄灭。该触开摸关可用 于夜间定时照明，定时时间 可由RC参数调节。,8,4,7,6,2,1,5,3,5,5,5,+V,CC,R,L,R,100k,C,100,C,1,0.01,
9、(+6V),P,555多谐振荡器应用实例,温度控制报警器,555多谐振荡器应用实例,2,6,V,CC,R,D,555,3,u,I2,I1,u,8,4,7,R,R,V,CC,1,2,C,1,5,0.01,C,1,10/10V,C,2,20k,100k,0.01,3,R,2k,+6V,VT,3AX31,双音门铃。,1,u,I1,8,1,2,R,555,0.01 ,1,5,C,R,R,D,4,2,7,I2,6,u,3k,3k,0.1 ,R,4,4.7k,3,C,47,C,D,D,1,2,2CP,3,R,3.9k,CC,V,+6V,C,2,47 ,3,8,P,AN,CC,V,555多谐振荡器应用实例,
10、4. 触摸、声控双功能延时灯,555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，HTD将声音信号转换成电信号，经T2、T1放大，触发555，输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯亮； 同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述效果。,555多谐振荡器应用实例,*8.4 用门电路组成的脉冲信号电路和集成脉冲信号发生器 8.4.1 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,
11、回差电压 UT =UTUTUD,图8-11 TTL门电路组成的施密特触发器,8.4.2 TTL集成施密特触发门电路,（1）用于脉冲整形,t,t,UT+,UT-,uI,uO,O,O,图8-12 施密特反相器用作脉冲整形电路,uI,uO,CT7414,t,t,UT+,UT-,uI,uO,O,O,图8-12 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8-12 施密特反相器用作脉冲整形电路,（3）用于脉冲幅度鉴别,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,
12、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）=UOH3.6V 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,&,G3,8.4.4 集成单稳态触发器,&,&,1Q,1Q,1TR -,1TR +,1RD,1Cext,1Rext/1Cext,图8-19 CC14528 逻辑符号,74121/74221不可重触发 74122/74123 可重触发 CC14528 可重触发,1,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,+
