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1、数字电子技术脉冲波形的产生和整形(2)内容提要: 回顾多谐振荡器-用施密特触发器构成的多谐振荡器555定时器及其应用-结构与功能-用555构成的施密特触发器 2021/11/1 同相施密特触发电路的电压传输特性如图10.2.2所示V VT TV VT-T-2021/11/1 输出脉冲宽度可由下面公式计算:Rint为内置电阻,可以代替外接电阻,但阻值不大,约为2K。 多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器,在接通电源后,不需要外加触发信号,便能自动产生矩形波形。由于矩形波中含有高次谐波故把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。图图10.4.110.4.1 对称式多谐振荡器 图10.4.1为对称式多谐振荡器
2、的典型电路。构成: 它是由两个反相器G1、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈电路。对称式多谐振荡器 图10.4.1为对称式多谐振荡器的典型电路。构成: 它是由两个反相器G1、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈电路。对称式多谐振荡器 图10.4.1为对称式多谐振荡器的典型电路。2.产生自激振荡的条件: 图图10.4.210.4.2图图10.4.110.4.1 为了产生自激振荡,电路不能有稳定状态,即静态(未振荡)时应是不稳定的 由图10.4.2所示TTL反相器电压传输特性可知,若静态时G1和G2工作在转折区或线性区,它们即工作在放大状态,其电压放大倍数为图图10.4.210.4.2图
3、图10.4.110.4.1 故为了使反相器工作在放大状态,则要给它们设置适当的偏置电压,其数值在高、低电平之间。这个偏置电压可以由 RF 来设定。 此时在P点只要输入电压有微小的波动,就会被正反馈回路放大而引起振荡由反相器的输入电路(图10.4.3)和叠加原理可得图10.4.3图图10.4.110.4.1 此式是输出与输入的线性关系方程。图图10.4.210.4.2在反相器的电压传输特性上做出此直线,交点P即为反相器的静态工作点,如图10.4.2所示。计算标明,对于74系列的门电路而言,RF1的阻值应取0.5K1.9K。3. 工作情况分析图图10.4.110.4.1 假使当电路接通电源后,由于
4、电冲击,使得输入有微小的正跳变,则由于下列正反馈:此正反馈使得vo1迅速跳变为低电平,vo2翻转成高电平,电路进入第一个暂稳态。同时C1充电,而C2放电图图10.4.110.4.1C C1 1充电回路充电回路C C2 2放电回路放电回路图图10.4.310.4.3C C1 1充电充电C C2 2放电放电其各处波形如图10.4.3所示。 由于充电的速度比放电速度快,故vI2首先达到阈值电压VTH,并有下面的正反馈:图图10.4.110.4.1vo2迅速跳变为低电平,而vo1跳变为高电平,电路进入第二个暂稳态,同时C1放电C2充电。由于电路对称, 过程与前相似,C2充电的速度比C1充电快,很快vI
5、1首先达到阈值电压VTH,使得vo1 迅速跳变为低电平,而vo2跳变为高电平,又回到第一暂稳态图图10.4.110.4.1图图10.4.310.4.3C C1 1放电放电C C2 2充电充电vo2迅速跳变为低电平,而vo1跳变为高电平,电路进入第二个暂稳态,同时C1放电C2充电。由于电路对称, 过程与前相似,C2充电的速度比C1充电快,很快vI1首先达到阈值电压VTH,使得vo1 迅速跳变为低电平,而vo2跳变为高电平,又回到第一暂稳态图图10.4.310.4.3其中: 若取RF1=RF2RF,C1C2=C,则振荡周期为10.4.4 用施密特触发电路构成的多谐振荡器 图图10.4.1010.4
6、.10由施密特触发电路构成的多谐振荡器电路如图10.4.10所示。其工作原理如下其输出波形如图10.4.11所示图图10.4.1110.4.11图图10.4.1010.4.10其振荡周期的计算公式为图图10.4.1210.4.12 为了可调节占空比,电路可修改为图10.4.12所示的电路。 电容充电是通过R2进行,电容放电是通过R1进行,故只要改变R1和R2的比值即可改变占空比。 555定时器 1. 555定时器的电路结构与功能555定时器是一种多用途的数字模拟混合的集成电路。它可以很方便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和多谐振荡器。 555定时器为双极型产品,7555为CMOS型的产品,为了实
7、际需求,又出现了双极型556和CMOS型7556.尽管厂家不同,但各种;类型的555定时器的功能及外部引脚排列都是相同的。图图10.5.110.5.1一、电路结构一、电路结构 图图10.5.110.5.1为国产为国产双极型定时器双极型定时器CB555CB555的电路结的电路结构图构图 它由电压比较它由电压比较器(器(C1C1,C2C2)触发器输出缓触发器输出缓冲器(冲器(G3G3,G4G4)OCOC输出的三输出的三极管(极管(TDTD)组)组成成其图形符号和功能表如图10.5.2所示2.各管脚的名称和功能1接地端2低电平触发端3输出端,输出电流可达200mA,直接驱动继电器、发光二极管、扬声器
8、、指示灯等,输出电压约低于电源电压13V4复位端,若此端输入一负脉冲,而使触发器直接复位。不用时加以高电平。5电压控制端,此端可外加一电压以改变比较器的参考电压,不用是可悬空或通过0.01F的电容接地。6高电平触发端7放电端,当触发器的Q0时,TD导通,外接电容C通过此管放电。8电源端,可在518V范围内使用。图图10.5.310.5.32 .用555定时器接成的施密特触发电路用555定时器构成的施密特触发电路如图10.5.3所示 其电压传输特性如图10.5.4所示。由图可知,这是个典型的反相输出的施密特触发器。图图10.5.310.5.3图图10.5.410.5.4工作原理:图图10.5.3
9、10.5.3(1)当vI vI VCC/3,Q=1,Q =0,触发器保持原态;当 vI2VCC/3时, Q=0 (voVOL),Q =1。图图10.5.310.5.3(2)当 vI2VCC/3时, Q=0 ,Q =1;当vI 减少时,2VCC/3 vI VCC/3,Q=0,Q =1,触发器保持原态;当vI 减少到vIVCC/3,Q=1(voVOH),Q =0;图图10.5.310.5.3 故其正向阈值电压为VT2VCC/3,负向阈值电压为 VTVCC/3,故电路的回差电压为VT VCC/3。若改变回差电压的大小,则可通过5脚外接电压VCO来改变。内容回顾 多谐振荡器 -用施密特触发器构成的多谐振荡器 555定时器及其应用 -结构与功能 -用555构成的施密特触发器