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1、第第7 7章章 脉冲波形的产生与整形脉冲波形的产生与整形7.1 概述概述7.2 施密特触发器施密特触发器7.3 单稳态触发器单稳态触发器7.5 555定时器及其应用定时器及其应用7.4 多谐振荡器多谐振荡器本章教学要求本章教学要求1. 了解了解555定时器的结构特点、施密特触发器和单定时器的结构特点、施密特触发器和单稳态触发器的性能特点稳态触发器的性能特点;3. 掌握掌握多多谐振振荡器的振器的振荡频率与定率与定时元件元件R、C取取值的关系；的关系；2. 理解理解555定时器的基本功能，多谐振荡器、施密定时器的基本功能，多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的工作原理特触发器和单稳态触发器的工作
2、原理;4. 掌握掌握施密特触施密特触发器和器和单稳态触触发器的器的输出出电压与与输入入电压之之间的关系；的关系；vIR111G1G2vOvOvIR2 两级CMOS反相器构成施密特触发器7.2 施密特触发器施密特触发器7.2.1 用两级用两级CMOS反相器构成的施密特触发器反相器构成的施密特触发器vOvIVTVT+VGS(th)2 VGS(th)R1R2 施密特触发器 电压传输特性 CMOS集成施密特触发器电路TP2TN1vITP1TN2TP3vOTN3VDDTP4TN5TP5TN6vO vO VDDTP6施密特触发器施密特触发器整形整形(a)缓冲输出缓冲输出vIvO (b)1 7.2.2 集成
3、施密特触发器集成施密特触发器图图中中TP4、TP5及及TN4、TN5构构成成两两个个首首尾尾相相连连的的反反相相器器，用用来来改改善善输输出出波波形形(整整形形)；TP6和和TN6组组成成输输出出缓缓冲冲级级，以以提提高高电电路路的带负载能力，同时起隔离作用。的带负载能力，同时起隔离作用。参数名称参数名称VDD/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /VVT510152.24.66.83.67.110.8VT510150.31.21.61.63.45.0 CC40106阈值数值参数参数CT5413/7413CT5414/7414CT54LS132/74LS132最小值最小值/ /V最大值最
4、大值/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /V最小值最小值/ /V最大值最大值/ /VVT1.521.521.42VT0.61.10.61.10.51TTL施密特触发器阈值数值集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：集成施密特触发器上、下限触发器电平典型数值：vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现波形变换 7.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用(1) 波形变换波形变换将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。将输入的正弦波、三角波、锯齿波等变换成矩形波输出。vItOvOtOVTVT用施密特触发器实现波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtOVT
5、VT(c)(2) 脉冲整形脉冲整形当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密当矩形脉冲经过传输后因以下原因发生畸变，可通过施密特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。特触发器的整形获得满意的矩形脉冲波形。(a) 传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；传输线上电容较大，波形的上升和下降沿变坏；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿产生振荡；(c) 受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。受到干扰，脉冲波形上叠加有噪声。用施密特触发器实现脉冲鉴幅vItOvOtOVTVT(3) 脉冲鉴幅脉冲鉴幅利用施密特触发器可以从输入幅度不等的一串脉冲中去掉利用施密特
6、触发器可以从输入幅度不等的一串脉冲中去掉幅度较小的脉冲，保留幅度超过幅度较小的脉冲，保留幅度超过V+的脉冲。只有当输入脉冲信的脉冲。只有当输入脉冲信号的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生号的幅度大于施密特触发器上限触发电平时，在输出端才产生输出信号。输出信号。(4) 施密特触发器的特点施密特触发器的特点施密特触发器属于双稳态触发电路，它具有两个稳定状态。施密特触发器属于双稳态触发电路，它具有两个稳定状态。两个稳定状态的转换都需要外加触发脉冲的推动才能完成。两个稳定状态的转换都需要外加触发脉冲的推动才能完成。 1、输入信号从低电平上升、输入信号从低电平上升V-或从高电平下降到或从
7、高电平下降到V+时，电时，电路状态就会发生转换。因此施密特触发器属于电平触发的双稳路状态就会发生转换。因此施密特触发器属于电平触发的双稳态电路。态电路。 2、电路状态转换时，通过电路内部的正反馈是输出淡雅、电路状态转换时，通过电路内部的正反馈是输出淡雅的波形边沿变得很陡，利用施密特触发器的这一特性可以完成的波形边沿变得很陡，利用施密特触发器的这一特性可以完成对信号脉冲的波形变换、整形、幅度鉴别、脉冲展宽。对信号脉冲的波形变换、整形、幅度鉴别、脉冲展宽。7.3单稳态触发器单稳态触发器单单稳稳态态触触发发器器具具有有稳稳态态和和暂暂态态两两个个不不同同的的工工作作状状态态。在在外外界界触触发发脉脉
8、冲冲作作用用下下，能能从从稳稳态态翻翻转转为为暂暂稳稳态态，维维持持一一段段时时间间后后，电电路路又又能能自自动动地地翻翻转转为为稳稳态态。暂暂稳稳态态维维持持时时间间的的长长短短取取决决于于电电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。路本身的参数，与外界触发脉冲无关。 7.3.1 集成门构成的单稳态触发器集成门构成的单稳态触发器根根据据维维持持暂暂态态的的RC定定时时电电路路的的不不同同接接法法，单单稳稳态态触触发发器器可可以分为以分为微分型微分型和和积分型积分型两大类。两大类。(1) 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF微分型单稳态
9、触发器及其工作波形反馈线反馈线输入端微分电路输入端微分电路微分型定时电路微分型定时电路&(a)G2G1Cv2RRivO1vO2v1vICi5100pF 微分型单稳态触发器及其工作波形vIv1vO1vO2v2(b)3.6V0.3V0.3V1.4V3.6V0.3V3.6V0.3V1.4V- -1.5V3.6V0.3Vtw反馈线反馈线(a) 0t1为稳定状态。为稳定状态。输输入入端端无无输输入入信信号号触触发发或或触触发发输输入入为为高高电电平平。当当选选取取Ri大大于于3.2k时时，使使vI高高于于开开门门电电平平，vO1=0.3V；选选取取R小小于于0.9k，使使v2低低于于关关门门电电平平，v
10、O2=3.6V。触触发发器器处处于于稳稳定定状状态态（vO1=VOL，vO2=VOH ）。）。0t1t2当当t=t1时时，输输入入端端vI下下跳跳变变，v1产产生生一一个个负负尖尖峰峰脉脉冲冲，vO1上上跳跳至至高高电电平平，v2随随之之跳跳变变为为高高电电平平，使使vO2为为低低电电平平，触触发发器器受受触触发发发发生生一一次次翻翻转转，从从而而进进入入暂暂稳稳态态（vO1=VOL，vO2=VOH）。）。Cv2RvO1 电容充电等效电路RO3.6Vi(b) t1t2暂态过程。暂态过程。触触发发器器进进入入暂暂稳稳态态后后，输输出出低低电电平平通通过过反反馈馈线线维维持持G1继继续续关关闭闭。
11、同同时时，电电容容C充充电电，v2(t)电电压压下下降降。当当t=t2时时，v2=Vth，G2关关闭闭，输输出出vO2上上跳跳至至高高电电平平，G1转转为为开开态态，触触发发器器自自动动翻翻转转一次一次，回到初始稳定状态（，回到初始稳定状态（vO1=VOL，vO2=VOH） 。G1的输出电阻的输出电阻t1至至t2的的时时间间称称为为暂暂态态时时间间，其其长长短短取取决决于于RC的的充充电电速速度度，因因此此RC称称为为定定时时电电路路，由由它它决决定定输输出出vO1和和vO2的的宽宽度度。暂暂态态时时间间通通常常近近似似估估计计为为(c) tt2电路的恢复过程。电路的恢复过程。Cv2RvO1
12、电容放电等效电路RO0.3VR1VCCG2&G2G1CRRivICi带有射极跟随器的单稳态触发器VCCRETv2由由Vth随随vO1的的下下跳跳而而下下跳跳，电电路路进进入入恢恢复复阶阶段段，电电容容C开开始放电。恢复时间为始放电。恢复时间为在在定定时时电电路路中中，为为调调整整tW，通通常常以以改改变变C作作为为粗粗调调，改改变变R作作为为细细调调。为为了了使使调调节节范范围围加加宽宽，可可在在定定时时电电路路与与G2之之间间加加射射极极跟跟随随器器，一一般般RE应应满满足足64RE64。这这样样，R值值的的选选取取范范围围是是64R0.91k。&G2G1Cv2RvO1vO2vIvIvO1v
13、O2v21.4Vtw(a)积分型单稳态触发器 及其工作波形0.3V3.6V3.6V0.3V3.6V0.3Vt1t2(b)(2) 积分型单稳态触发器积分型单稳态触发器0(a) 0t1稳稳定定状状态态。输输入入vI为为低低电电平平，两两个个门门的的输输出出均均为为高高电电平平。电电容容C充电结束，触发器处于稳定状态。充电结束，触发器处于稳定状态。当当t=t1时时，vI上上跳跳变变，两两个个门门的的状状态态同同时时改改变变，触触发发器器翻翻转转一一次次，进进入入暂稳态。暂稳态。(b) t1t2暂暂稳稳定定状状态态。输输入入vI为为高高电电平平，vO1输输出出均均为为低低电电平平，电电容容C放放电电。
14、当当t=t2时时，电电压压v2下下降降至至Vth，G2状状态态发发生生翻翻转转，vO2上上跳跳至至高高电电平平，触触发发器器状状态自动翻转一次。态自动翻转一次。&G2G1CRvOvI 宽脉冲输出电路&G3当当触触发发输输入入vI下下跳跳后后，电电容容C重重新新充充电电完完毕毕后后，触触发发器器回回到到初始稳定状态。初始稳定状态。在在暂暂态态期期间间，电电容容C放放电电未未达达到到阈阈值值电电压压Vth之之前前，vI不不能能由由高高电电平平下下跳跳，否否则则G2因因vI下下跳跳提提前前翻翻转转，达达不不到到由由RC电电路路控控制制定时的目的。故要求定时的目的。故要求vI比输出比输出vO2脉冲宽。
15、脉冲宽。如如果果要要求求在在输输入入窄窄的的触触发发脉脉冲冲时时能能够够得得到到较较宽宽的的输输出出脉脉冲冲，可采用可采用图图示电路。示电路。CRvOvI 施密特触发器构成 的单稳态电路及其工作波形A1vItVTVTOvAOtvOtOVDD(a)(b)(3) 施密特触发器构成单稳态触发器施密特触发器构成单稳态触发器当当vI=0时时，输输出出vO=VOL=0V，这这是稳定状态。是稳定状态。当当vI的的正正脉脉冲冲加加到到输输入入端端时时，vA随随之之上上跳跳，只只要要上上跳跳的的幅幅值值大大于于VT+，则则输输出出vO=VDD。触触发发器器发发生生一一次次翻翻转，进入暂稳态。转，进入暂稳态。随随
16、着着电电容容C充充电电，vA电电位位指指数数下下降降，一一旦旦达达到到VT- -，施施密密特特触触发发器器发发生生自自动动翻翻转转，vO=VOL=0V，返返回回至至稳稳态态。暂稳态持续时间为暂稳态持续时间为单稳态触发器通用逻辑符号1非可重触发单稳 态触发器波形vItOvOtOtWtWA B CD 7.3.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器集成单稳态触发器分为集成单稳态触发器分为非可重触发非可重触发和和可重触发可重触发两种类型。两种类型。非非可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，是是指指在在暂暂稳稳态态定定时时时时间间tW之之内内，若若有有新新的的触触发发脉脉冲冲输输入入，电电路路不不会会
17、产产生生任任何何响响应。应。只只有有在在电电路路返返回回到到稳稳态态后后，电电路路才才受受输输入入脉脉冲冲信信号号作作用用。输输出出信信号号脉脉冲的宽度为冲的宽度为tW。输入脉冲输入脉冲暂稳态定时时间暂稳态定时时间可重触发单稳 态触发器波形vItOvOtOtWABCtWtWt可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，是是指指在在暂暂稳稳态态定定时时时时间间tW之之内内，若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发。右右图图中中，电电路路在在受受到到A输输入入脉脉冲冲触触发发后后，电电路路进进入入暂暂稳稳态态。在在暂暂稳稳态态tW期期间间，经经t
18、(ttW)时时间间后后，又又受受到到B输输入入脉脉冲冲的的触触发发，电电路路的的暂暂稳稳态态时时间间又又将将从从受受B脉脉冲冲触触发发开开始始，因因此输出信号的脉冲宽度将为此输出信号的脉冲宽度将为t+tW。采采用用可可重重触触发发单单稳稳态态触触发发器器，只只要要在在输输出出的的暂暂稳稳态态持持续续期期tW结结束束前前，再再输输入入触触发发脉脉冲冲，就就可可方方便便地地产产生生持持续续时时间间很很长长的的输出脉冲。输出脉冲。(1) TTL集成单稳态触发器集成单稳态触发器TR+&G1&G2&G3G4&11G5G6C111G7G8G9RCextVCCRintRintRext/CextaTR-ATR
19、-BQQ CT54121/74121单稳态触发器逻辑图输入控制电路输入控制电路输出缓冲电路输出缓冲电路微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器CT54121/74121非可重触发单稳态触发器非可重触发单稳态触发器输入输入输出输出TR- -ATR- -BTR+ +QQ0101010100111011111100 CT53121/74121功能表稳稳态态暂暂稳稳态态功能表：功能表：OtTR-AtwOTR-BOTR+OQttttwtwt1t2t3t4t5t6 CT54121/74121工作波形1&1TR-ATR-BTR+CextRintRext/CextCXRIRX/CX CT54121/74121逻辑
20、符号工作波形：工作波形：逻辑符号：逻辑符号：1G12Q&1G1Q&G2&1G5G6G711G11G9TPTNG3G41G81G101G131G141G151G16VDDVDDvATR+TRR CC14528逻辑图CR(2) CMOS集成单稳态触发器集成单稳态触发器CC14528可重触发单稳态触发器可重触发单稳态触发器三态门三态门输输出出缓缓冲冲电电路路输入控制电路输入控制电路输入输入输出输出RTR+ +TR- -QQ0011010011110 CC14528功能表功能表：功能表：OtTR+twOTR- -OvAOQttttwtwt1t2t3t4t5t6CC14528可重触发单稳态工作波形tt7
21、工作波形：工作波形：单稳态触发器的特点单稳态触发器的特点单稳态触发电路，它具有一个稳定状态，一个暂时稳定状单稳态触发电路，它具有一个稳定状态，一个暂时稳定状态。从稳定状态转换到暂时稳定状态需要外加脉冲信号触发，态。从稳定状态转换到暂时稳定状态需要外加脉冲信号触发，从暂稳定状态转换到稳定状态是由电路自动完成的，暂稳态的从暂稳定状态转换到稳定状态是由电路自动完成的，暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数，与外加触发脉冲没有关系。持续时间取决于电路本身的参数，与外加触发脉冲没有关系。 单稳态触发电路主要用于将宽度不符合要求的脉冲变换为单稳态触发电路主要用于将宽度不符合要求的脉冲变换为符合要求的矩形脉冲
22、。符合要求的矩形脉冲。&G1CRd电容正反馈多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充充电电放放电电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)7.4多谐振荡器多谐振荡器多多谐谐振振荡荡器器是是一一种种自自激激振振荡荡器器，在在接接通通电电源源后后，不不需需要要外外加加触触发发信信号号，能能自自动动地地产产生生矩矩形形脉脉冲冲，优优于于矩矩形形波波形形中中含含有有丰丰富富的的高高次次谐谐波波，故故习习惯惯称称为为多多谐谐振振荡荡器器。它它是是常常用用的的矩矩形形脉脉冲冲产生电路。产生电路。电容正反馈多谐振荡器电容正反馈多谐振荡器(1) 基本工作原理基本工作原理在在多多谐谐振振
23、荡荡器器工工作作过过程程中中，主主要要依依靠靠电电容容C的的充充、放放电电，引引起起vd的的变变化化，若若vd达达到到TTL门门阈阈值值电电压压Vth，引引起起与非与非门状态的翻转。门状态的翻转。&G1CRd电容正反馈多谐振荡器&G2abtw1t1t2t3tw2充充电电放放电电V1.4V0.3V0.3V3.6Vvdvbva(a)(b)设设某某时时刻刻由由于于电电容容C充充电电，使使vd上上升升至至vdVth时时，G1由由关关态态变变为为开开态态，使使输输出出va由由高高电电平平跳跳变变至至低低电电平平，G2由由开开态态变变为为关关态态，输输出出vb由由低低电电平平跳跳变变至至高高电电平平。由由
24、于于电电容容C两两端端电电压压不不能能突突变变，使使vd也也随随vb的的上上跳跳而而上上跳跳，维持维持G1处于开态，处于开态，G2处于关态。处于关态。以以后后电电容容C放放电电，vd电电位位逐逐渐渐下下降降，在在vd下下降降至至Vth之之前前，这这段段时时间间称称为为暂态暂态，即图中，即图中t1t2期间的波形。期间的波形。CRdab0.3V3.6V(a)电容C充、放电等效电路RO+- -RROC(b)+- -R1VCCdab0.3V3.6V放电放电充电充电当当vd下下降降至至Vth时时，G1由由开开态态变变为为关关态态，va由由低低电电平平上上跳跳至至高高电电平平，G2由由关关态态变变为为开开
25、态态，vb由由高高电电平平下下跳跳至至低电平。电路又一次自动翻转。低电平。电路又一次自动翻转。当当G1处处于于关关态态，G2处处于于开开态态后后，电电容容C充充电电，vd电电位位逐逐渐渐上上升升，在在vd上上升升至至Vth之之前前，这这段段时时间间称称为为暂暂态态，如图中如图中t2t3期间的波形。期间的波形。当当vd上上升升至至Vth时时，G1由由关关态态变变为为开开态态，G2由由开开态态变变为为关关态态，进进入入暂暂态态。以以后后不不断断重重复复上上述述过过程程，从从而而形形成周期振荡，在输出端获得矩形波成周期振荡，在输出端获得矩形波vb。(2) 振荡周期的计算振荡周期的计算(a) 暂态暂态
26、持续时间持续时间tW1的计算的计算其中：其中：其中：其中：(b) 暂态暂态持续时间持续时间tW2的计算的计算(c) 振荡周期振荡周期带带有有RC定定时时电电路路的的环环形振荡器形振荡器&G2CR带RC电路的环形多谐振荡器及工作原理&G3vOt1t2t3tw2(a)(b)&G1RSv3v2v1OvOtOv1tOv2tOv3tVmVmVtht4tw1基基本本工工作作原原理理是是利利用用电电容容C的的充充、放放电电过过程程，控控制制电电压压v3，从而控制，从而控制与非与非门的自动开闭。门的自动开闭。(1) t1t2暂稳态暂稳态设设tt2时时，与与t CC31V CC31V CC32V 1CC32V
27、CC3V LL通通H通通LH止止HH保持保持保持保持一、一、555555定时器的组成定时器的组成101101五、五、555555的应用的应用- -+ + +1C- -+ + +2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机微电机555uoS1 : 起动按钮起动按钮工作原理工作原理1.仅按下仅按下S1 ，则则 uo=1 ，电机转动电机转动 ；即使即使放开放开 S1 ，uo 保持保持为为1 , 电机继续转动电机继续转动 ；2. 仅按下仅按下S2 ，则则 uo=0 ，电机停止转动电机停止转动 ；即使；即使放开放开 S2 ，uo
28、 保持为保持为0 , 电机仍然不会转动电机仍然不会转动 。S2 : 起动按钮起动按钮7.5.2 555定时器构成的定时器构成的施密特触发器施密特触发器VCCRC1 12 23 34 45 56 67 78 8555555VCC2uouDuI一、电路结构一、电路结构二、工作原理二、工作原理三、工作波形三、工作波形1. uI:0 U+ uo=UOH ；TD截截 止止 ；uD =VCC2 2. uI:U+ U- - uo=UOL ；TD导通导通 ；uD = UOLU+U- -OuItUOHUOLOuOtVCC2UOLOuDtU- - =1/3VCC U+ =2/3VCC四、电压传输特性四、电压传输特
29、性 （滞回特性）（滞回特性）三、工作波形三、工作波形U+U-OuItUOHUOLOuOtVCC2UOLOuDtU+U-OuIuO五、静态参数五、静态参数U- - =1/3VCC ；U+ =2/3VCC ；U = UT+- -UT- - =1/3VCC 若外加参若外加参考电压，又怎么样？考电压，又怎么样？六、施密特触发器应用六、施密特触发器应用ttUOHUOLOuOU+U- -OuIttUOHUOLOuOU+U-OuI例例1例例2例例3例例4一、电路结构一、电路结构VCCRCC123456785555（1） 当当vi=1时，电路工作在稳定状态，即时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（2
30、）当）当vi下降沿到达时，下降沿到达时，vO由由0跳变为跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。，电路由稳态转入暂稳态。- -+ + +1C- -+ + +2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD（3）当）当vC=2/3VCC时，时，vO由由1跳变跳变0，TD由截止转为导通，由截止转为导通，C经经T迅迅 速放电，电压速放电，电压vC迅速降至迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。，电路由暂稳态重新转入稳态。二、工作原理二、工作原理7.5.3 555定时器构成的定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器一、电路结构一、电路结构VCCRCC123456785555（1） 当当vi=
31、1时，电路工作在稳定状态，即时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（2）当）当vi下降沿到达时，下降沿到达时，vO由由0跳变为跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。，电路由稳态转入暂稳态。（3）当）当vC=2/3VCC时，时，vO由由1跳变跳变0，TD由截止转为导通，由截止转为导通，C经经T迅迅 速放电，电压速放电，电压vC迅速降至迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。，电路由暂稳态重新转入稳态。二、工作原理二、工作原理三、工作波形三、工作波形vI0tvC0tvO0tTW2/3VCC（4）充电时间计算）充电时间计算 uC (0) = 0V、 uC () =VCC、 =RC， 当当t= tw
32、时，时， uC (tw) =2 VCC /3代入三要素公式，可求得：代入三要素公式，可求得：三、工作波形三、工作波形vI0tvC0tvO0tTW2/3VCC一、电路结构一、电路结构VCCRCC123456785555二、工作原理二、工作原理四、注意事项四、注意事项1. 触发脉冲必须是触发脉冲必须是窄脉冲窄脉冲，要比暂稳态的时间，要比暂稳态的时间tw还要短。还要短。2. 如果在暂稳态持续时间内加入新的触发脉冲，如果在暂稳态持续时间内加入新的触发脉冲，则新的触发则新的触发脉冲不起作用，该电路为脉冲不起作用，该电路为不可重复触发不可重复触发的单稳态触发器。的单稳态触发器。五、单稳态触发器应用五、单稳
33、态触发器应用例例1 1：简易曝光定时器：简易曝光定时器当按下当按下AN电容放电电容放电555置位置位J吸合吸合电灯电灯HL亮亮电容充电到电容充电到2/3VDD555复位复位J释放释放电灯电灯HL熄熄 555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器VCCuo oRRCC121 12 23 34 45 56 67 78 85555555 5一、电路结构一、电路结构二、工作原理二、工作原理( (设起始设起始u uc c=0)=0)uo=UOH；TD截截 止止；uc ；1=C(R1+R2)暂稳态暂稳态uc ；uo=UOL；TD导通导通；2=CR2uc=2/3Vcc ； UOH UOL ;TD
34、:截止截止 导通导通；翻转；翻转uc=1/3Vcc ；UOL UOH;TD:导通导通截止；翻转截止；翻转暂稳态暂稳态- -+ + +1C- -+ + +2CR1S1RQ1 1RRRCOVTHTRGNDCCVDRuDuOTD0110 1VCCuo oRRCC121 12 23 34 45 56 67 78 85555555 5一、电路结构一、电路结构三、工作波形三、工作波形0tuouC0tVCC /32VCC /3tw1tw2tw1二、工作原理二、工作原理( (设起始设起始u uc c=0)=0)uo=UOH；TD截截 止止；uc ；1=C(R1+R2)暂稳态暂稳态uc ；uo=UOL；TD导通
35、导通；2=CR2uc=2/3Vcc ； UOH UOL ;TD:截止截止 导通导通；翻转；翻转uc=1/3Vcc ；UOL UOH;TD:导通导通截止；翻转截止；翻转暂稳态暂稳态四、四、f 和和q 的近似估算的近似估算 充电充电(tw1 ) ：uC (0) = VCC /3 、 uC () =VCC、 1=(R1+ R2)C、 当当 t = tw1时，时，uC (tw1) =2 VCC /3 放电放电(tw2 ) ：uC (0) = 2VCC /3 、 uC () =0、 2=R2C、 当当 t = tw2时，时，uC (tw2) = VCC /3 tw1 =0.7(R1+ R2)Ctw2=0
36、.7R2C三、工作波形三、工作波形0tuouC0tVCC /32VCC /3tw1tw2tw1 下下图图为为占占空空比比可可调调的的多多谐谐振振荡荡器器，该该电电路路因因加加入入了了二二极极管管，使使电电容容器器的的充充电电和和放放电电回回路路不不同同，可可以以调调节节电电位位器器使使充充、放放电电时时间间常常数数相相同同。如如果果R1=R2，调调节节电电位位器器可可以以获获得得50%50%的的占空比。占空比。五、占空比可调的多谐振荡器五、占空比可调的多谐振荡器VCCuo oC1 12 23 34 45 56 67 78 85555551 1R1R2 C1D2D充电充电D1导通，导通，D2截至
37、：截至：放电放电D2导通，导通，D1截至：截至：六、多谐振振荡器的应用六、多谐振振荡器的应用例例1 1：简易电子琴就是通过改变：简易电子琴就是通过改变R2 R2 的阻值来改变输出方波的的阻值来改变输出方波的周期周期 , ,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 。48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图例例2 2：简易防盗报警电路：简易防盗报警电路DDVDRDISCRvSvCOVGNDQ6V+ +5551236748F01. 05W W.1k5W W00k1F01. 0W W8+ +W W0k5ababab处连接：清零端有效，输出
38、为低电平，喇叭不响；处连接：清零端有效，输出为低电平，喇叭不响；ab处断开：清零端无效，输出一定频率的信号，驱动喇叭。处断开：清零端无效，输出一定频率的信号，驱动喇叭。例例3 3：双音门铃双音门铃1vI18 81 12R5550.011 15 5CRRD4 42 27 7VI26 6vCC3k3k0.1R4 44.7k3C47CDD1 122CP3 3R3.9kCCV( +6V )C2473 38PAN门铃按下：门铃按下：D1导通，导通，R1R2C组成充放电回路，组成充放电回路，产生频率产生频率f1。同时同时P点电压通点电压通过过C3充电为充电为6V。门铃松开：门铃松开：C3放电，在放电，在C
39、3电压未放电到低电平期间，电压未放电到低电平期间，R1R2R3C组成充放电回路，产生频率组成充放电回路，产生频率f2。C3电压放电到低电平音乐停止。电压放电到低电平音乐停止。七、多谐振振荡器总结七、多谐振振荡器总结1.多谐振荡器为脉冲产生电路，没有输入信号，通过电多谐振荡器为脉冲产生电路，没有输入信号，通过电2. 容容C两端电压的两端电压的改变来控制输出。改变来控制输出。2.可以通过改变外接电阻的大小来改变多谐振荡器的频可以通过改变外接电阻的大小来改变多谐振荡器的频3. 率和占空比，从而得到不同频率的脉冲信号；率和占空比，从而得到不同频率的脉冲信号；作作 业业P212 8-1 8-2 8-3 8-5
