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1、可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理第六章第六章 波形产生和变换波形产生和变换概述：概述： 在数字电路中，常常需要各种宽度和幅度、在数字电路中，常常需要各种宽度和幅度、且边沿陡峭的脉冲信号。获得脉冲信号的方法通常有且边沿陡峭的脉冲信号。获得脉冲信号的方法通常有两种：一是由多谐振荡器产生；二是将其它非脉冲信两种：一是由多谐振荡器产生；二是将其它非脉冲信号经整形变成脉冲信号。这里介绍由号经整形变成脉冲信号。这里介绍由555定时器构定时器构成的脉冲产生和整形电路。成的脉冲产生和整形电路。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理555定时器定时器电路结构电路
2、结构555定时器由定时器由5部分组成：部分组成：1.基本基本RS触发器触发器2.比较器比较器A1和和A23.分压器有三个分压器有三个5K 电阻串联组成，使电阻串联组成，使 U1 =2 VCC /3 U2 = VCC /34.开关管开关管T+_+_RSQQ5K 5K 5K R+VCCRCOTHTR1uOA1A25627384U2U11+G1T5.输出缓冲器输出缓冲器G1： 其作用就是提高其作用就是提高 定时器的带负载定时器的带负载 能力和隔离负载能力和隔离负载 对定时器的影响。对定时器的影响。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理结构结构+_+_RSQQ5K 5K 5K R
3、+VCCRCOTHTR1uOA1A25627384U2U11+G1T555定时器定时器1 2 3 48 7 6 5+VCC TH COGND TR OUT R（1）4脚为复位输入端（脚为复位输入端（ RD ），当），当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出何，输出uo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。为低电平。正常工作时，应将其接高电平。（2 2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和和C2的比较电压分别为的比较电压分别为2/3VCC 和和1/3VCC 。工作中不使用该端时，一般通过一个。工作中不使用该端时，一
4、般通过一个0.01 F的电容接地，的电容接地，以旁路高频干扰。以旁路高频干扰。（3）2脚为触发输入端，脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器C1和和C2的输出，从而控制的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。触发器，决定输出状态。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理555工作原理工作原理(VH)(VR)(RD)(u0)+_+_RSQQ5K 5K 5K R+VCCRCOTHTR1uOA1A25627384U2U11+G1T可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理62 用用555定时器构成的多
5、谐振荡器定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器能产生矩形脉冲波的自激振荡器。能产生矩形脉冲波的自激振荡器。一一 用用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理2 26 6VCCRD5555553 38 84 47 7RRVCC1 12C1 15 50.01FC1Pui1ui2v0vc可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理(VH)(VR)(RD)(u0)可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理2. 振荡频率的估算振荡频率的估算（1）电容充电时间）电容充电时间T1：（用三要素法计算）：（用三要素法计算）
6、（2） 电容放电时间电容放电时间T2（3）电路振荡周期）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）电路振荡频率）电路振荡频率f（5）输出波形占空比）输出波形占空比q可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理二二 占空比可调的多谐振荡器电路占空比可调的多谐振荡器电路2 26 6VCCRD5555553 38 84 47 7VCCC1 15 50.01 FC1DD121 1R2Rvi1vi2v0vC 可计算得：可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：占空比：可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理三多谐振荡器应用实例三多
7、谐振荡器应用实例 简易温控报警器简易温控报警器2 26 6VCCRD5555553 3vI2I1v8 84 47 7RRVCC1 12C1 15 50.01C110/10VC220k100k0.013 3R2k（+6V）T3AX31可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理63 单稳态触发器和施密特触发器单稳态触发器和施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在触有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。持一段时间后，自动返回到稳态。1. 电路组成及工作原
8、理电路组成及工作原理2 26 6VCCRDO5555553 3vI2I1v8 84 4v7 7RVCCC1 15 50.01 FC1vCvI1）当）当vI=1时，电路工作在稳定时，电路工作在稳定 状态，即状态，即vO=0，vC=0。（2）vI下降沿触发下降沿触发, 当当vI下降下降 沿到达时，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。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理2 26 6VCCRDO5555553 3vI2I1v8 84 4v7 7RVCCC1 15 50.01 FC1vCvI2C3VCCvttOOttOvvOtIVCC
9、01tW(VH)(VR)(RD)(u0)可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理在暂稳态期间，三极管在暂稳态期间，三极管T截止，截止，VCC经经R向向C充电。时间常数充电。时间常数1=RC，vC由由0V开始增大，在开始增大，在vC上升到上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。之前，电路保持暂稳态不变。（4）自动返回（暂稳态结束）时间）自动返回（暂稳态结束）时间当当vC上升至上升至2/3VCC时，时，vO由由1跳变跳变0，三极管，三极管T由截止转为饱和导通，由截止转为饱和导通，电容电容C经经T迅速放电，电压迅速放电，电压vC迅速降至迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳，电
10、路由暂稳态重新转入稳态。态。（3）暂稳态的维持时间）暂稳态的维持时间2 26 6VCCRDO5555553 3vI2I1v8 84 4v7 7RVCCC1 15 50.01 FC1vCvI2C3VCCvttOOttOvvOtIVCC01tW可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理（5）恢复过程）恢复过程 当当暂暂稳稳态态结结束束后后，电电容容C通通过过饱饱和和导导通通的的放放电电三三极极管管 T放放电电，时时间间常常数数 2=RCESC，经经过过（35）2后后，电容电容C放电完毕，恢复过程结束。放电完毕，恢复过程结束。2 26 6VCCRDO5555553 3vI2I1v8
11、 84 4v7 7RVCCC1 15 50.01 FC1vCvI2C3VCCvttOOttOvvOtIVCC01tW可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1). 延时与定时延时与定时（1）延时）延时1&vIOvvO单稳单稳与门与门vF图中，图中，v/O的下降沿比的下降沿比vI的下降沿滞后了时间的下降沿滞后了时间tW。（2）定时）定时tWvIvOvFOv当当v/O=1时，与门打开，时，与门打开，vO= vF。当。当v/O=0时，时，与门关闭，与门关闭，vO为低电平。为低电平。显然与门打开的时间是显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳
12、恒定不变的，就是单稳输出脉冲输出脉冲v/O的宽度的宽度tW。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理 2). 整形整形 单稳态触发器能够把不规则的输入信号单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。 vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度平，宽度tW决定于暂稳态时间。决定于暂稳态时间。IvtWOv可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理3). 触摸定时控制开关触摸定时控制开关84762153555+VCCRLR100kC100C1
13、0.01(+6V)P555定定时时器器构构成成单单稳稳态态触触发发器器。只只要要用用手手触触摸摸一一下下金金属属片片P，由由于于人人体体感感应应电电压压相相当当于于在在触触发发输输入入端端（管管脚脚2）加加入入一一个个负负脉脉冲冲，555输输出出端端输输出出高高电电平平，灯灯泡泡（RL）发发光光，当当暂暂稳稳态态时时间间（tW）结结束束时时，555输输出出端端恢恢复复低电平，灯泡熄灭。低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时该触摸开关可用于夜间定时照照明明，定定时时时时间间可可由由RC参参数调节。数调节。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理 施密特触发器施密特触发器施
14、密特触发器施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变具有回差电压特性，能将边沿变 化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。一一. 用用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理1 12 26 65 5VCCRDO5555553 3Ov7 7vvI2I1vIC8 84 412IvCCVVCC2Rv可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理+_+_RSQQ5K 5K 5K R+VCCRCOTHTR1uOA1A25627384U2U11+G1T(VH)(VR)(RD)(u0)1 12 2
15、6 65 5VCCRDO5555553 3Ov7 7vvI2I1vIC8 84 412IvCCVVCC2Rv可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理2. 电压滞回特性和主要参数电压滞回特性和主要参数（1）电压滞回特性）电压滞回特性（a）上上限限阈阈值值电电压压VT+vI上上升升过过程程中中，输输出出电电压压vO由由高高电电平平VOH跳变到低电平跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。（b）下下限限阈阈值值电电压压VT vI下下降降过过程程中中，vO由由低低电电平平VOL跳跳变变到到高电平高电平VOH时，所对应的输入电压值。时，
16、所对应的输入电压值。VT=1 /3VCC。（3）回差电压）回差电压VT VT= VT+VT=1 /3VCC（2）主要静态参数）主要静态参数可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理二二 集成施密特触发器集成施密特触发器1. TTL集成施密特触发器集成施密特触发器74LS14 2. CMOS集成施密特触发器集成施密特触发器CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YGND8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC(a)74LS1412345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVDDSS(b)CC40106可靠性与系统
17、工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理三三 施密特触发器的应用举例施密特触发器的应用举例1. 用作接口电路用作接口电路将缓慢将缓慢变化的输入信号，转换成为变化的输入信号，转换成为符符合合TTL系系统统要要求求的的脉脉冲冲波波形。形。2. 整形电路整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理3. 脉冲鉴幅脉冲鉴幅从一系列幅度不同的脉冲信号中，选从一系列幅度不同的脉冲信号中，选 出那些幅度大于出那些幅度大于VT+的输入脉冲。的输入脉冲。 可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会
18、整理作业作业 6.3.1 6.3.24.6.10 4.6.14可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理 安民告示安民告示1. 考试时间考试时间 学校统一安排学校统一安排, 见考表见考表2. 考前答疑考前答疑: 考试前两天考试前两天,全天答疑全天答疑上午上午 9：3012 下午：下午：1 4：30也许有变化，请课代表提前再联系也许有变化，请课代表提前再联系3.答疑地点：答疑地点：主北主北112房间房间可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理考试题型：考试题型： 计算题、设计题、分析题计算题、设计题、分析题期末考试分值安排：期末考试分值安排：模拟部分占模拟部
19、分占65%；数字部分占；数字部分占35%补考试卷范围：全学期的内容，包括补考试卷范围：全学期的内容，包括期中已考过的内容！期中已考过的内容！可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理复习要求：复习要求：1、了解二极管的工作，会判断二极管导通与截止、了解二极管的工作，会判断二极管导通与截止状态，会画波形。状态，会画波形。2、了解稳压管的工作原理，会分析稳压电路、了解稳压管的工作原理，会分析稳压电路3、掌握晶体三极管的工作原理，特性曲线，会判、掌握晶体三极管的工作原理，特性曲线，会判断三种工作状态，会画小信号模型。断三种工作状态，会画小信号模型。4、掌握分立元件放大电路（双极型晶
20、体管）的组、掌握分立元件放大电路（双极型晶体管）的组成原理，直流通路、交流通路，微变等效电路，成原理，直流通路、交流通路，微变等效电路，静态参数的计算，动态参数的计算。静态参数的计算，动态参数的计算。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理5、了解运算放大器的组成，电压传输特性，理想运、了解运算放大器的组成，电压传输特性，理想运放的条件及分析要领放的条件及分析要领.6、熟练掌握集成运放在模拟信号运算方面应用（比、熟练掌握集成运放在模拟信号运算方面应用（比例、加、减、积分、微分），会计算较复杂电路。例、加、减、积分、微分），会计算较复杂电路。7、会判断反馈电路的类型，了解负反
21、馈对放大电路、会判断反馈电路的类型，了解负反馈对放大电路性能的影响。性能的影响。8、掌握正弦波振荡电路的工作原理及组成，掌握振、掌握正弦波振荡电路的工作原理及组成，掌握振荡条件及起振条件，会判断振荡电路能否起振。掌荡条件及起振条件，会判断振荡电路能否起振。掌握握RC、LC震荡电路及振荡频率的计算。震荡电路及振荡频率的计算。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理9、掌握桥式整流电路的计算。掌握串联型稳压电路、掌握桥式整流电路的计算。掌握串联型稳压电路原理及输出电压的计算。原理及输出电压的计算。10、掌握组合逻辑电路的分析方法，会设计简单的组、掌握组合逻辑电路的分析方法，会设计简单的组合逻辑电路。合逻辑电路。11、掌握加法器、译码器、数据选择器的原理及灵活、掌握加法器、译码器、数据选择器的原理及灵活应用。应用。12、了解不同触发器的逻辑关系及触发方式，会画波、了解不同触发器的逻辑关系及触发方式，会画波形。形。13、掌握时序逻辑电路的分析（同步、异步）。、掌握时序逻辑电路的分析（同步、异步）。可靠性与系统工程学院可靠性与系统工程学院学生会整理学生会整理谢谢同学们谢谢同学们!祝大家考出好成绩祝大家考出好成绩,掌握硬本领掌握硬本领!过一个愉快的假期！过一个愉快的假期！
