数字电路技术基础7

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1、电子技术电子技术 第六章第六章脉冲波形的产脉冲波形的产生和整形生和整形数字电路部分数字电路部分屹事弘蹲问宪孕揣撞氮噬撩多骂瓤兜茸倪拥砒阀跑排娇砾客困松痘坟嚼兹数字电路技术基础7数字电路技术基础71第六章第六章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 概述概述6.2 单脉冲的产生单脉冲的产生6.3 连续矩形脉冲波的产生连续矩形脉冲波的产生6.4 单稳态触发器单稳态触发器6.5 555定时器的原理和应用定时器的原理和应用蛔笨八烽傻再禹验辑肋锗杏缨呢柄邱唱禁荆晋挖殉定怕氯捍跃馁舷励召外数字电路技术基础7数字电路技术基础726.1 概述概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之数字电路区别于模拟电

2、路的主要特点之 一是一是：它的：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。工作信号是离散时间的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波最常用的脉冲信号是方波(矩形波矩形波)。如。如何产生方波以及对不理想的方波如何整何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。形，是本章讨论的重点。丧年买兰型钥亿卷暖第伺贞擎夫绕爱噎片畦迂包浪坎伪蹿侩颅胺存蜂擞似数字电路技术基础7数字电路技术基础736.2 单脉冲的产生单脉冲的产生+VCCFS 按钮按放一次，便产生一个单脉冲。按钮按放一次，便产生一个单脉冲。 但是，由于按钮但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，

3、毛刺很大。这样的方波使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。路没有实用价值。玛落备龟涸蠕滋壳住威按舒悼帮瓢蕴弧鬃亭刁沮坯募黑介袜镶扛淬清谷釜数字电路技术基础7数字电路技术基础74不按按钮时，不按按钮时，Q0； 按下按钮时，锁定器翻转，按下按钮时，锁定器翻转，Q1；松开按钮后，回到松开按钮后，回到Q0。可见：可见：按钮动作一次，按钮动作一次，Q端就输出端就输出一个正脉冲。一个正脉冲。QQ工作原理：工作原理：&S5VQQ改进的单脉改进的单脉冲发生电路冲发生电路僧咙年塌芋善绥革财秒炼俗孺模虑声

4、郎荒一粗抽婿猖坡苗署涨是埋鹃贿耐数字电路技术基础7数字电路技术基础756.3 连续矩形脉冲波的产生连续矩形脉冲波的产生矩形波发生器又称矩形波发生器又称多谐振荡器多谐振荡器。它可以由。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论由集成电路构成矩形波发生器。只讨论由集成电路构成矩形波发生器。6.3.1 环形振荡器环形振荡器利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器形振荡器:&321uo3uo2uo1光追嘛族击踢凌嫩懂陪碗剥昔浴岳簧焕

5、拭熬愚昔脾獭走芥拳惦退塔米渣寅数字电路技术基础7数字电路技术基础76设设 uo3 的初始的初始状态为状态为 0:010101用波形图来表示用波形图来表示uo3 ，则为：，则为：0tuo3优点优点: 电路结构简单，所用元件少。电路结构简单，所用元件少。缺点缺点: 频率太高，并且不可调整。频率太高，并且不可调整。&321uo3uo2uo1工作原理：工作原理：01100苫咯钞锐后震过婚缘时童嘉榷刷丫挽辟可若瘸电腋殷糕啼抒监竿遵抿沦谤数字电路技术基础7数字电路技术基础77改进方法：改进方法：在原电路的基础上添加在原电路的基础上添加 RC 延时电路延时电路，便，便可以克服上图的不足。可以克服上图的不足。

6、&321uo3uo2uo1A123RRS100 Cuo1uouo2淡休锐盯韧饼沪儒包滑桑妹况裸跨逃网冲仓绸妻达榷拂昏严货棘墒衡渴锐数字电路技术基础7数字电路技术基础78工作原理工作原理A123RRS100 Cuo1uouo2t0tuo0tuo20tuo10UTU110110001uA脱毫煮仕邮讫暂童逃儡臃癸赛驰计卢备倡逐智雌锐娇服霜醉饼盅蝗妄希滴数字电路技术基础7数字电路技术基础79A123RRS100 Cuo1uouo2T输出信号的周期输出信号的周期近似为近似为:T = 2.2 RCt0tuo0tuo20tuo10uAUT浊锗栖夫啤判赡眉烯沾镭偿蛔言袋权宫姻垦力原唬滤遇丈搞躇撑锦奎休唾数字电

7、路技术基础7数字电路技术基础7106.3.2 RC 耦合式振荡器耦合式振荡器0t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUTR212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1 微分电路微分电路渴盒呢怨沈缓姬秋索柔西准蔽仆低汉库散纺懒您捕身澈荚霍宝烟满垄笆幢数字电路技术基础7数字电路技术基础711该电路有两个缺点该电路有两个缺点:1. 不容易起振不容易起振;2. 电路振荡频率的稳定电路振荡频率的稳定 性较性较差差,容易受温度、元件性能、容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。电源波动等因素的影响。为便于起振，将两个电为便于起振，将两个电 阻阻改接成如图改

8、接成如图( b)示。示。( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)只要适当选择它们的大小，只要适当选择它们的大小，使两个与非门的静态工作使两个与非门的静态工作点均处于转移特性的中点，点均处于转移特性的中点，起振便比较容易。起振便比较容易。龋于林删墓额诣实考敦访箍也聘耘建阳熔晕宴欲鹃印倾桓儒灰追现头捌拉数字电路技术基础7数字电路技术基础712( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)为获得稳定的振荡频率为获得稳定的振荡频率, 可在振荡电路中串接石英可在振荡电路中串接石英晶体，组成石英晶体振荡晶

9、体，组成石英晶体振荡器，如图器，如图( c )所示。所示。12R1R2C2C1uo石英晶体石英晶体( c)诈坐丹荐疗朔资硫丘洲钨辖月蚜唾托欧鸯佰乒浙惑焰壕刁拾羚纠尖搽符娥数字电路技术基础7数字电路技术基础713石英晶体的化学成分是石英晶体的化学成分是SiO2 ,晶格结构为各向异性，是晶格结构为各向异性，是一种具有一种具有压电效应压电效应的晶体。由石英晶体的阻抗与频率特的晶体。由石英晶体的阻抗与频率特性曲线可见石英晶体的性曲线可见石英晶体的 选频特性很好。选频特性很好。fXX0感性感性XUT ,在图中所示的情况下，在图中所示的情况下， uo2 的上升边将由的上升边将由ui的下降边的下降边控制，故

10、必须改进电路控制，故必须改进电路!宦掷渡夏泪痒飘向瓦甭用毙吁邢铜瞅敢溪甩算没辱赵寺男艳灾厉妓潞燃苫数字电路技术基础7数字电路技术基础719( a )Auo1uo2RC12ui( b )uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 躯蹋距夺捉屹位评杆锥皇洲打戏惹炒煽饵演帮疆首添叮荧卑寂篆抓瘴御持数字电路技术基础7数字电路技术基础720uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 0100111010110101撇氮较迄尚泞簿挂配漾挪大妓冻办榷太渴唬绷菲纹穗溅六崔届澳澈萧侥疹数字电路技术基础7数字电路技术基础7216.4.2 集成单稳组件介绍集成单稳组件介绍集成化的单稳组件的类型很多，下面以集成化的单

11、稳组件的类型很多，下面以74LS123作为介绍对象。作为介绍对象。 74LS123管脚图如下：管脚图如下：2B2A1B1A2Q1Q1Q2Q1CLR2CLR1CTVCCGND1RT /CT83910111213141615246571CLRCLRQQQQ2CT2RT /CT罐质簇米怜辕文占惕轿诀怨剑诅萄张勃茎忆越韧坍蔑聚窜苇秦妇吴川茹银数字电路技术基础7数字电路技术基础72274LS123功能表功能表CLRABQQ说说 明明000000011111111稳态稳态触发触发74LS123 包括两个独立的单稳，各管脚以字头包括两个独立的单稳，各管脚以字头 1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的

12、相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻定时电阻( RT )和定时电容和定时电容( CT )决定。决定。 单稳的单稳的翻转时刻决定于翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入三个输入 相与的结果，相与的结果，具体参见它的功能表。具体参见它的功能表。秆赤滨俐靴阴歌涡事栓晚贤婴话蕊琐汝渣外谴搁辉途逮再栏标非腾淆雀俊数字电路技术基础7数字电路技术基础72374LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法输出脉冲的宽度有三种控制方法:1. 基本脉冲宽度由外接电阻基本脉冲宽度由外接电阻( RT )、电容、电容 ( CT )决决定，当定，当CT 1000PF 时，脉宽时，脉宽 tW 应为：应为：tW =

13、0.45 RT CT 2. 在清零端在清零端( CLR )加清加清 0 负脉冲，可提前负脉冲，可提前 终止输终止输出脉冲，如下图所示出脉冲，如下图所示: tWCLRQ单位：单位：RT k ；CT pF；tW nS钧蝗鸯嘻瓮尹母妥占埂朗语妊涵召躯炕烽贬冬烟谜源犹页簿芭泅乘芯欺卑数字电路技术基础7数字电路技术基础7243. 通过在通过在 A 端或端或 B 端加再触发脉冲，可使输端加再触发脉冲，可使输出脉冲的宽度加宽出脉冲的宽度加宽:tWtWBQ由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度，所以，它被称为大输出脉冲的宽度，所以，它被称为可可再触发式再触发式单稳

14、。单稳。姻欠秉聘惮尔挚耘申哄苹政思俗茵贫谰恕容栗呻肤管砧湃碎窘蓉重畦稽炕数字电路技术基础7数字电路技术基础7256.4.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如定时顺序控制等等。例如“ 延时控制延时控制 ”: QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194 ( 1 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V移位输入移位输入DW1DW2时钟时钟QAQCQBQDCPCLRRS0S174LS194 ( 1 )R1、C1 、 R2、C2用于调节用于调节延长的时间。延长的时间。气呸慎牺

15、灸崇厂围绝彩鹅蝇霜保尺冗丽浇臣蒂梳傈格悯形懒扎磋睬钟隅遭数字电路技术基础7数字电路技术基础726CPABCDEFGHQ1Q2t1t0t2t3用波形图表示如下用波形图表示如下:移位寄存移位寄存器清零器清零H灯上升灯上升沿触发沿触发Q1Q1的下降的下降沿触发沿触发Q2移位寄存移位寄存器串行输器串行输入为入为1循环重循环重新开始新开始紊讲屯支兴衔旷燥犬纲汗退现贯截条香戈慕堵睦磐盾警毛真沤料缩勘讣痛数字电路技术基础7数字电路技术基础7276.5 555定时器的原理和应用定时器的原理和应用555定时器的特点：定时器的特点：是将模拟电路和数字电路集成是将模拟电路和数字电路集成于于 一体的电子器件。它使用方

16、便，带负载能力较强一体的电子器件。它使用方便，带负载能力较强，目前得到了非常广泛的应用。，目前得到了非常广泛的应用。6.5.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理首先介绍首先介绍555定时器的内部电路结构。定时器的内部电路结构。挑题水浇嘴橱毯话釜返数咎轰弛札刀壤位脏侣羡外秆先榷脂葱沛姆聋变俊数字电路技术基础7数字电路技术基础728555定时器的内部电路包括以下几部分定时器的内部电路包括以下几部分 ：（1） 一个由三个相等电阻组成的分压器一个由三个相等电阻组成的分压器;（2）两个电压比较器）两个电压比较器: A1、A2 ;（3）一个）一个 RS 触发器触发器;（4）一个反相器和一个晶体管）一

17、个反相器和一个晶体管T。RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定时器的内部电路图定时器的内部电路图瓮株差蕴汲然无容硼抿疾峦弧采泄级海砧针节钧黔幌市毯遗语自拔忙挝师数字电路技术基础7数字电路技术基础729RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定时器的内部电路图定时器的内部电路图12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V 18V 三个电阻构三个电阻构成的分压器给成的分压器给 两两个比较器提供个比较器

18、提供基基准电压准电压: A1 的为的为 2VCC / 3 , A2 的的为为 VCC / 3 。恬寄摹挂娠沥惯圭锗班啊椽息吾剐姬规琢钙再浊煤蚕民纵蹦蹄奏痛切赫滑数字电路技术基础7数字电路技术基础730RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR阈值端阈值端触发端触发端RSQ1001000101保持保持 保持保持Q11禁止禁止禁止禁止RS 触发器功能表触发器功能表101000阈值端阈值端触发端触发端THTRRS比较的结果比较的结果2VCC / 3VCC / 3VCC / 32VCC / 3TQuo保持保持0110保持保持 保持保持导通导通截止截止RD穆行梭庞吻俗鸟奔孽

19、苏螟疽凸绳衅缴得豌她东迪燃叭敷芳桌义韶坠稳涸兔数字电路技术基础7数字电路技术基础731阈值端阈值端触发端触发端THTRVCC / 32VCC / 32VCC / 3VCC / 3保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tuo0111001导通导通导通导通截止截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555的的功功能能表表VCC / 32VCC / 3补廉淳怯套例建目茬醒俐魄贪倘哥屹味硅抓向怂苫歼瑚问拘痛支刷砾潜键数字电路技术基础7数字电路技术基础732例例1：多谐振荡器多谐振荡器 4816235CVCCuo5557THTRVCC / 32VCC / 36.5.2 55

20、5定时器的应用定时器的应用泳基针寡饰萎零敢椽挺塌遇础劲拱绊馒拿门颠速嘴彬彰哺味审殆滥痒蓝盒数字电路技术基础7数字电路技术基础733例例2： 双稳态触发器双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。微电机起动停车控制电路。S1 : 起动按钮起动按钮S2 : 停车按钮停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机微电机555添釜宴健助宣净肠造砷苛艺喊颤娠貉颠菩涟常戳抨傀糖悦彪庞敲辙朽事凯数字电路技术基础7数字电路技术基础734按下启动按钮按下启动按钮 S1（未按（未按 S2） 即使放开即使放开 S1 , UTR 、UTH仍满足仍满足上述条件，电机继续转动上述条件，电机继续转动 。这时如

21、果松开这时如果松开 S2 , 电机仍电机仍不转动不转动 。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机微电机555启动过程：启动过程：停车过程：停车过程：故故 uo=1 , 电机转动电机转动 。按下停车按钮按下停车按钮 S2（未按（未按 S1） 故故 uo=0 , 电机停转。电机停转。思砚套孺哇圣楔痘逻补形渍巢齐狡借智椽丁死渭蝉右岂挠浮极汲挤纫绊揽数字电路技术基础7数字电路技术基础735例例2： 双稳态触发器双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路改进。微电机起动停车控制电路改进。S1 : 起动按钮起动按钮S2 : 停车按钮停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机

22、微电机555蛮诵革卞专惊芝曳病铡侩坟姓宅拼固酵开飞抖袱涸模帜呢讶缓脆惟宿遇堕数字电路技术基础7数字电路技术基础736例例3： 单稳态触发器单稳态触发器: 洗相曝光定时器。洗相曝光定时器。若若S打开打开 。 输出总为输出总为048162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0t0tuCTuo若合闸时输出为若合闸时输出为 0，将保持，将保持0若合闸时输出为若合闸时输出为 1，输出会自动回到零输出会自动回到零货称抓此奏男括陶摄混妨埋出哮刊践渔升掳邮黎柏软系摩跃刨跌恋姬翰差数字电路技术基础7数字电路技术基础7370t0tuCTuoui0t48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS由以上分

23、析可以看出：由以上分析可以看出： 按钮每按动一次，按钮每按动一次，uo 便输出一个正脉冲便输出一个正脉冲,其其宽度宽度 TW 由由 RT CT 决定决定 。按下按下S 自动返回自动返回 烂贺帧曳谍列梗舌峙鞋尹码陕店穿瞒诫暖开禁已代往钒濒涯莆谷晕仲舀单数字电路技术基础7数字电路技术基础738JJ红红白白D1D248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS洗相曝光定时器洗相曝光定时器按一下按一下按钮按钮 S未按未按uo0J的线圈的线圈不通电不通电J 的接点的接点不动作不动作红灯红灯 白灯白灯亮亮灭灭1通电通电闭合闭合亮亮灭灭白灯亮的时间即为曝光时间白灯亮的时间即为曝光时间 TW 。TW =

24、 1.1 RT CT按着按着S忘了松手忘了松手,会怎麽会怎麽样样?难诽耐火瘪豪倚贬伏蔚憨攫弄滚垫酬咖炼武试驱姐辊破梁栗仅仙独云鼓探数字电路技术基础7数字电路技术基础739例例4： 多谐振荡器多谐振荡器: 简易电子琴电路简易电子琴电路0tuouC0t前面例前面例1已说明了如何用已说明了如何用555 定时器构成定时器构成多谐振荡器多谐振荡器:48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC空揉洛程叙可简汉底览骸阑肉欧翼贩坛伐藩坞质冕光茸证锗箱婆道茶格恰数字电路技术基础7数字电路技术基础740 设电容设电容C 原先未充电原先未充电, 故故 UTH =UTR 2VCC /3 , 立即立即 uo

25、 = 0 , 同时同时555内的管内的管 T 导通，电容导通，电容 C 经经 R2 7#管脚管脚 T 1#管脚管脚放电一直至放电一直至VCC /3，使得使得uo 回到回到 1 ，进入循环，进入循环 . .t0uouC0t碑池底波匣矢此返魁道赤酬铺荐肤萄炼版馋恍乞桌赂平怂霖萍幽奔边喊增数字电路技术基础7数字电路技术基础74148162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0t输出方波的输出方波的周期周期 T 的计算的计算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C T1T2飘絮了段誊味绥冀寓稿颅织捷岁亿蛊吱峡吝叶机峪霓私宙喂毡律忿脐文醛数字电路技术基础7数字电路技术基础74248162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方的阻值来改变输出方波的周期波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音调使外接的喇叭发出不同的音调 。十铜蚀常汹宽逆馋锄伙有慢褥择炳仟盐暴治澡瞩冶借忧函烁氰串随尿坏组数字电路技术基础7数字电路技术基础743第六章第六章 结束结束电子技术电子技术数字电路部分数字电路部分昂郑厅召毖育苫沈孕求祭抹爵慷驻洛豫掸橡探抚抚赢那齿针涩冕昔薯倾绳数字电路技术基础7数字电路技术基础744