《数字电子技术：lecture26 555定时器及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术：lecture26 555定时器及其应用（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字电子技术脉冲波形的产生和整形（脉冲波形的产生和整形（3）内容提要内容提要: 回顾回顾555定时器及其应用定时器及其应用-单稳触发器单稳触发器-多谐振荡器多谐振荡器 9/17/2024图图图图图图10.5.310.5.310.5.32 .用用555定时器接成的施密特触发电路定时器接成的施密特触发电路用用555定时器构成的施密特触发电路如图定时器构成的施密特触发电路如图10.5.3所示所示 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。图图图图图图10.5.310.5.310.5.3图图图图图图10.5.410.5.410.5.4工作原理：工作原理：图图图图
2、图图10.5.310.5.310.5.3（1）当）当vI vI VCC/3，Q=1，Q =0，触发器，触发器保持原态；当保持原态；当 vI2VCC/3时，时， Q=0 （voVOL），），Q =1。图图图图图图10.5.310.5.310.5.3（2）当）当 vI2VCC/3时，时， Q=0 ，Q =1；当；当vI 减少时，减少时，2VCC/3 vI VCC/3，Q=0，Q =1，触发器保持原态；，触发器保持原态；当当vI 减少到减少到vIVCC/3，Q=1（voVOH），），Q =0；图图图图图图10.5.310.5.310.5.3 故其正向阈值电压为故其正向阈值电压为VT2VCC/3，负向
3、阈值电压为，负向阈值电压为 VTVCC/3，故电路的回差电压为，故电路的回差电压为VT VCC/3。若。若改变回差电压的大小，则可通过改变回差电压的大小，则可通过5脚外接电压脚外接电压VCO来改变。来改变。其图形符号和功能表如图10.5.2所示3.用用555定时器接成的单稳态触发器定时器接成的单稳态触发器图图图图图图10.5.510.5.510.5.5R R其电路如图其电路如图10.5.5所示所示波形如图10.5.6所示其工作过程如下图图图图图图10.5.610.5.610.5.6图图图图图图10.5.510.5.510.5.5R R当当vI处于高电平时，电路的稳定状态为处于高电平时，电路的稳
4、定状态为vo0当vI脉冲下降沿到达时，Q1， Q 0，此时放电管TD截止，VCC通过R给C充电，vC增加。当vC2VCC/3时， Q0 （v00 ）， Q 1， C 通过TD放电。vI变成高电平，此时vC1和vC2输出均为高电平，电路保持v00 图图图图图图10.5.610.5.610.5.6图图图图图图10.5.510.5.510.5.5R R其输出脉宽为图图图图图图10.5.610.5.610.5.6注：通常注：通常R的取值在几百欧的取值在几百欧姆到几兆欧之间，电容的取姆到几兆欧之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微值范围为几百皮法到几百微法，法，tW的范围为几微妙到几的范围为几微妙到几分
5、钟。但分钟。但tW越大，其精度和越大，其精度和稳定度也要下降。稳定度也要下降。4. 用用555定时器接成的多谐振荡器定时器接成的多谐振荡器图图图图图图10.5.710.5.710.5.7其构成电路如图其构成电路如图10.5.7所示所示对应的波形如图10.5.8所示图图图图图图10.5.810.5.810.5.8图图图图图图10.5.710.5.710.5.7电路的振荡周期为电路的振荡周期为振荡频率为上式标明，改变上式标明，改变R和和C就可改就可改变振荡频率。用变振荡频率。用CB555组成的组成的多谐振荡器最高频率为多谐振荡器最高频率为500KHz，用，用CB7555组成的多组成的多谐振荡器最高
6、频率可达谐振荡器最高频率可达1MHz。 为了改变占空比，可采用图为了改变占空比，可采用图10.5.9所示电路。所示电路。例6.5.1 图6.5.10为由555定时器构成的简易触摸开关，试分析是什么电路？二极管能亮多长时间？解：此电路为单稳态触发器解：此电路为单稳态触发器二极管亮的时间为二极管亮的时间为例10.5.2两相时钟发生器电路如图10.5.11所示已知R1510，R210K，C=0.1F。(1)说明555定时器组成何种电路？(2)画出vo、1和2的波形。(3) 计算1的周期T和脉冲宽度。解：（1) 此电路为555构成的多谐振荡器；（2) vo、1和和2的波形如图的波形如图10.5.12所
7、示所示(3)由于vo和CLK频率相同，故例10.5.3 试分析图10.5.13所示电路的工作原理。解：为电压频率转解：为电压频率转换电路，也叫压控振换电路，也叫压控振荡器荡器11.1 概述概述一个计算机控制系统的框图如图一个计算机控制系统的框图如图11.1.1所示。所示。用途用途: 在计算机控制系统中，被控量一般为在计算机控制系统中，被控量一般为非电量，如温度、压力、位移等，首先由非电量，如温度、压力、位移等，首先由传感器将它们转化成连续变化的模拟量，传感器将它们转化成连续变化的模拟量，再由模再由模/数转换器转换成数字量，送到计算数转换器转换成数字量，送到计算机中进行处理和计算。处理后要经过数
8、机中进行处理和计算。处理后要经过数/模模转换器将计算机输出的数字量转换成模拟转换器将计算机输出的数字量转换成模拟量，加到执行机构，以调节被控对象的大量，加到执行机构，以调节被控对象的大小。小。图图11.1.2为一个温度控制系统：为一个温度控制系统：传感器传感器放大器放大器A/DA/D转换转换微型计算机微型计算机控制控制对象对象D/A转换转换电加热炉电加热炉热电偶热电偶执行机构执行机构图图11.1.2温度温度时间时间2、主要性能指标、主要性能指标 为了保证数据处理结果的准确性，为了保证数据处理结果的准确性，A/D转换器和转换器和D/A转换器必须有足够的转换精度，另外对于过程控转换器必须有足够的转
9、换精度，另外对于过程控制和检测需求，制和检测需求， A/D转换器和转换器和D/A转换器必须有足够转换器必须有足够的转换速度。故转换精度和转换速度是的转换速度。故转换精度和转换速度是A/D转换器和转换器和D/A转换器的主要性能指标。转换器的主要性能指标。3、概念及分类、概念及分类（1） D/A转换器：转换器： 目前常用的目前常用的D/A转换器有转换器有: 权电阻网络权电阻网络D/A转换器、转换器、 倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络D/A转换器、转换器、权电流型权电流型D/A转换器、转换器、 权电容型权电容型D/A转换器以及转换器以及开关树型开关树型D/A转换器等几种类型。转换器等几种类型。 将数字信
10、号转换成模拟信号的过程称为数将数字信号转换成模拟信号的过程称为数/模转换模转换（Digital to Analog），），实现的电路称为实现的电路称为D/A转换器，转换器，简写成简写成DAC（DigitalAnalog Converter）。）。2.A/D转换器：转换器： 将模拟信号转换成数字信号的过程称为模将模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换（数转换（Analog to Digital），），实现的电路称实现的电路称为为A/D转换器，简写为转换器，简写为ADC（AnalogDigital Converter）。）。注：根据数字量的输入输出方式可以将注：根据数字量的输入输出方式可以将D
11、/A转换转换器分成并行输入和串行输入两种类型，将器分成并行输入和串行输入两种类型，将A/D转转换器分成并行输出和串行输出两种类型。由于换器分成并行输出和串行输出两种类型。由于D/A转换器电路的工作原理较转换器电路的工作原理较A/D转换器简单，转换器简单，且是且是A/D转换器电路的组成部分，故先介绍转换器电路的组成部分，故先介绍D/A转换器。转换器。 11.2 D/A转换器转换器 数字量是用代码按位数组合起来表示的，对于有数字量是用代码按位数组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每一位的代码按其权的大小转换
12、成相模拟量，必须将每一位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得与数字量成正比的总应的模拟量，然后相加，即可得与数字量成正比的总模拟量，从而实现数字模拟的转换。模拟量，从而实现数字模拟的转换。D111101D/AA(电压 或 电流) ？D/A转换器的目的为：转换器的目的为：图11.2.1为n 位D/A转换器的原理框图 D/A转换器是由数码寄存器、模拟电子开关电路、转换器是由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码电路、求和电路及基准电压及部分组成。解码电路、求和电路及基准电压及部分组成。D/A转换器的原理。转换器的原理。 数字量是以串行或并行方式输入并存储数字量是以串行或并行方式输入并
13、存储在数码寄存器中在数码寄存器中; 寄存器输出的每位数码驱动对应数位上寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关将电阻解码网络中获得的相应的电子开关将电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路中数位权值送入求和电路中; 求和电路将各位权值相加就得到与数字量求和电路将各位权值相加就得到与数字量相应的模拟量相应的模拟量.*按解码网络结构不同把按解码网络结构不同把D/A分为分为： 如权电阻网络型、倒梯形电阻网络型、权电流型、权电容如权电阻网络型、倒梯形电阻网络型、权电流型、权电容型以及开关树型。型以及开关树型。*按按模拟开关电路的不同把模拟开关电路的不同把D/A分为：分为： CMOS开关型和双极
14、型开关型，其中双极型开关开关型和双极型开关型，其中双极型开关D/A转换转换器又分为电流开关型和器又分为电流开关型和ECL电流开关型。其中电流开关型。其中CMOS型功耗低，型功耗低，但速度慢。双极型的转换速度快。但速度慢。双极型的转换速度快。一个多位二进制数可表示为一个多位二进制数可表示为其中：其中：2n-1、2n221、20称为最高位（称为最高位（Most Significant Bit，简称简称MSB）到最低位（到最低位（Least Significant Bit，简称简称LSB）的权。的权。11.2.1 权电阻网络权电阻网络D/A转换器转换器 图11.2.2是4位权电阻网络D/A转换器的原
15、理图，它是由权电阻网络、4个电子模拟开关和1个求和放大器组成。1.组成:图图11.2.2（1）S3S0:为电子开关，其状态受输入数码d3d0的取值控制。当di1时开关接到参考电压VREF上，有支路电流Ii流向求和放大器；当di0时开关接地，支路电流Ii为零。图图11.2.2（2）求和放大器A：为一个接成负反馈的理想运算放大器。即：AV，iI0，Ro0。由于负反馈，存在虚短和虚断，即VV0， iI0。（3）VREF：基准电压基准电压图图11.2.22.输出电压的计算：输出电压的计算：由于由于V V0，故各电流为故各电流为输出电压为输出电压为图图11.2.2取RFR / 2，则输出电压为图图11.
16、2.2上式标明，输出的模拟电压与输入的数字量Dn成正比。 2. 此电路的优点是电路结构简单，所用的电此电路的优点是电路结构简单，所用的电阻元件少。缺点是各个电阻的阻值相差较大，阻元件少。缺点是各个电阻的阻值相差较大，输入数字量的位数越多，差别就越大，故很难输入数字量的位数越多，差别就越大，故很难保证电阻的精确度。保证电阻的精确度。注：注： 1.若若VREF取正值，则输出电压为负值。若想取正值，则输出电压为负值。若想输出电压为正值，可以将输出电压为正值，可以将VREF取负值。取负值。其输出电压为 为了克服这个缺点，在输入数字量较多时可采用图为了克服这个缺点，在输入数字量较多时可采用图11.2.3所示的电路。所示的电路。内容回顾内容回顾:555定时器及其应用定时器及其应用-单稳触发器单稳触发器-多谐振荡器多谐振荡器数模转换（数模转换（D/A) -基本原理基本原理-权电阻网络型数模转换器权电阻网络型数模转换器 9/17/2024
