施密特單穩(wěn)多諧圖PPT學(xué)習(xí)教案

1、施密特單穩(wěn)多諧圖施密特單穩(wěn)多諧圖 常用的有施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 獲取脈沖信號(hào)的方法 脈沖信號(hào)產(chǎn)生與整形電路的實(shí)現(xiàn)是一種多用途集成電路，只要外接少量阻容元件就可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，使用方便、靈活，應(yīng)用廣泛。 用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。 用整形電路對(duì)已有波形進(jìn)行整形、變換。 施密特觸發(fā)器主要用以將緩慢變化或快速變化的非矩形脈沖變換成陡峭的矩形脈沖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 主要用以將寬度不符合要求的脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。用門電路構(gòu)成。 用專用的集成電路。 用 555 定時(shí)器構(gòu)成。 第1頁(yè)/共46頁(yè)UOLUOH(一)施密特觸發(fā)器的特性和符號(hào) UT = UT+ - UT-回差

2、電壓施密特觸發(fā)器工作特點(diǎn) (1)允許輸入信號(hào)為緩慢變化的信號(hào)。 (2)有兩個(gè)閾值電壓。 (3)有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)。 UT+OuOuIUT-正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓 當(dāng) uI 從小增大時(shí)，經(jīng)過(guò) UT+ 處才能使輸出發(fā)生躍變。 當(dāng)uI從大減小時(shí)，經(jīng)過(guò)UT-處才能使輸出發(fā)生躍變。Schmitt TriggerUOLUOHUT+OuOuIUT-uOuI具有施密特特性的與非門符號(hào)第2頁(yè)/共46頁(yè)OuItuOUT+UT-Ot(二)施密特觸發(fā)器應(yīng)用舉例 波形變換 將三角波、正弦波和其它不規(guī)則信號(hào)變換成矩形脈沖。 UOHUOL uI UT+ 后，uO = UOL,只有當(dāng) uI下降到經(jīng)過(guò) UT- 時(shí)，uO 才會(huì)發(fā)生躍變

3、。 uI 2/3VCC時(shí)電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性u(píng)IuO當(dāng)TH=TR=uI1/3VCC時(shí)1/3VCC0當(dāng)1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC時(shí)當(dāng)uI1/3VCC時(shí)當(dāng)uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC uI 1/3 VCC)。 當(dāng) uC 2/3 VCC 時(shí)，滿足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因此 uO 為低電平，V 導(dǎo)通，電容 C 經(jīng)放電管 V 迅速放電完畢，uC 0 V。這時(shí)TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時(shí) uC 0 V，uO 為低電平。充電工作原理 導(dǎo)通放電VuCOtOu

4、OtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIH第30頁(yè)/共46頁(yè) 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) (二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖?應(yīng) 1/3 VCC )時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此 uO 躍變?yōu)楦唠娖剑M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放電管 V截止，VCC 又經(jīng) R 向 C 充電，uC 上升。UILUOH充電第31頁(yè)/共46頁(yè) 3. 自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài) (二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOL

5、UOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) UIHUOL TH2/3 VCC放電V當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖?應(yīng) 1/3 VCC)時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC 而TH = uC 0 V 1/3 VCC )，因此 uO 重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，放電管導(dǎo)通，C 經(jīng) V 迅速放電 uC 0 V，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。第32頁(yè)/共46頁(yè)例 用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時(shí)時(shí)間為1 s 的正脈沖，R = 27 k，試確定定時(shí)元件 C 的取值。 (二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWI

6、VCC輸出脈沖寬度 tW 即為暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間，主要取決于充放電元件 R、C。 該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬 tWI 小于輸出脈寬 tWO 。解：因?yàn)?tWO 1.1 RC故可取標(biāo)稱值 33 F。F33.7k271 . 1S11 . 1WO RtC估算公式 tWO 1.1 RC第33頁(yè)/共46頁(yè)GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1CuOuC-+R2(一)電路結(jié)構(gòu) DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01 FOUTuOCuC-+R2第34頁(yè)/共46頁(yè)(二)工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VC

7、C31V 充電UOHTH = TR = uC 很小接通 VCC 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 工作原理 第35頁(yè)/共46頁(yè)(二)工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V UOLTH = TR 2/3 VCC當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。工作原理 接通 VCC 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，u

8、O 為高電平，放電管截止，VCC經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 放電第36頁(yè)/共46頁(yè)當(dāng) uC 下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 時(shí)， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)放電管 V 截止，C 又被充電，uC 上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)。(二)工作原理、工作波形與周期估算uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V TH=TR1/3VCC工作原理 當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。接通 VCC 后，開始時(shí) TH =

9、 TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 第37頁(yè)/共46頁(yè)(二)工作原理、工作波形與周期估算 電容 C 如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLCC32VCC31V 周期與占空比估算tWH 0.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C2121 WH2RRRRTtq 第38頁(yè)/共46頁(yè)GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01 FR1C+R2RP1RP2例 指出右圖中控制揚(yáng)聲器鳴響與

10、否和調(diào)節(jié)音調(diào)高低的分別是哪個(gè)電位器？若原來(lái)無(wú)聲，如何調(diào)節(jié)才能鳴響？欲提高音調(diào)，又該如何調(diào)節(jié)？解：R1、R2、RP1 和 C 共同構(gòu)成定時(shí)元件，因此調(diào)節(jié) RP1 可調(diào)節(jié)音調(diào)高低。欲提高音調(diào)，則應(yīng)減小 RP1 ，因此觸頭應(yīng)下移。RP2調(diào)節(jié) RP2 可控制 RD 為 0 或 1，從而控制振蕩器工作與否，因此能控制揚(yáng)聲器鳴響與否。調(diào)節(jié) RP2 使觸頭左移至適當(dāng)位置，可使 RD = 1，使揚(yáng)聲器鳴響。RP1第39頁(yè)/共46頁(yè)施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩種常用的整形電路，可將輸入的周期信號(hào)整形成符合要求的同周期矩形脈沖。施密特觸發(fā)器具有回差特性，它有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，有兩個(gè)不同的觸發(fā)電平。施密特觸發(fā)器可將任

11、意波形變換成矩形脈沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號(hào)的波形和回差電壓的大小。施密特觸發(fā)器還可用來(lái)進(jìn)行幅度鑒別、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。實(shí)用中，常選用集成施密特觸發(fā)器或 采用555 定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器。第40頁(yè)/共46頁(yè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。其輸出脈沖的寬度只取決于電路本身 R、C 定時(shí)元件的數(shù)值，與輸入信號(hào)沒(méi)有關(guān)系。輸入信號(hào)只起到觸發(fā)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)的作用。改變 R、C 定時(shí)元件的數(shù)值可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可將輸入的觸發(fā)脈沖變換為寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖，因此，常用于脈沖的定時(shí)、整形和展寬等。實(shí)用中，常選用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或 采用 555 定時(shí)器構(gòu)成

12、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 第41頁(yè)/共46頁(yè)在振蕩頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，可采用石英晶體振蕩器。 多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換完全靠電路本身電容的充電和放電自動(dòng)完成。因此，多諧振蕩器接通電源后就能輸出周期性的矩形脈沖。改變 R、C定時(shí)元件數(shù)值的大小，可調(diào)節(jié)振蕩頻率。 第42頁(yè)/共46頁(yè)555 定時(shí)器是一種多用途的集成電路。只需外接少量阻容元件便可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。此外，它還可組成其它多種實(shí)用電路。由于 555 定時(shí)器使用方便、靈活，有較強(qiáng)的負(fù)載能力和較高的觸發(fā)靈敏度，因此，在自動(dòng)控制、儀器儀表、家用電器等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。除 555 單定時(shí)器外，還有雙定時(shí)器 556、四定時(shí)器 558 等。