數(shù)字電子技術(shù)_07脈沖波形的產(chǎn)生與變換

1、2022-2-51555定時(shí)器定時(shí)器 7.2.1 7.2.1 555定時(shí)器定時(shí)器 7.2.2 7.2.2 555定時(shí)器的應(yīng)用舉例定時(shí)器的應(yīng)用舉例2022-2-52觸發(fā)器有什么特點(diǎn)？請(qǐng)畫(huà)出與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的基本RS觸發(fā)器的電路圖。請(qǐng)列出基本RS觸發(fā)器的功能表。什么叫現(xiàn)態(tài)？次態(tài)？基本RS觸發(fā)器的觸發(fā)方式？2022-2-53脈沖信號(hào)：指突然變化的電壓或電流。脈沖電路的研究重點(diǎn)：波形分析。數(shù)字電路的研究重點(diǎn)：邏輯功能。 獲得脈沖波形的方法主要有兩種：1利用脈沖振蕩電路產(chǎn)生；2是通過(guò)整形電路對(duì)已有的波形進(jìn)行整形、變換，使之符合系統(tǒng)的要求。 2022-2-54以下主要討論幾種常用脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路：（功能

2、、特點(diǎn)及其主要應(yīng)用簡(jiǎn)介）1.RC電路：對(duì)矩形波進(jìn)行微分、積分變換，或作脈沖分壓器；2.施密特觸發(fā)器：主要用以將非矩形脈沖變換成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脈沖；3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：主要用以將脈沖寬度不符合要求的脈沖變換成脈沖寬度符合要求的矩形脈沖；4.多諧振蕩器：產(chǎn)生矩形脈沖；5.555定時(shí)器。2022-2-55常用脈沖波形及參數(shù)常用脈沖波形及參數(shù) 1. 常見(jiàn)的脈沖波形 脈沖波形是指突變的電流和電壓的波形。 圖7-1 常見(jiàn)的脈沖波形圖 2022-2-562. 矩形波及其參數(shù) 圖7-2 非周期性和周期性矩形波(a) 非周期性 (b) 周期性數(shù)字電路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性與非周期性兩種

3、。 2022-2-57圖7-3 矩形波的主要參數(shù) 周期性矩形波的周期用T表示，有時(shí)也用頻率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外幾個(gè)主要參數(shù)： （1）脈沖幅度Um （2）脈沖寬度tw （3）上升時(shí)間tr （4）下降時(shí)間tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果q =50%，則稱為對(duì)稱方波。 2022-2-58為數(shù)字模擬混合集成電路?？僧a(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，內(nèi)部有3個(gè)5K的電阻分壓器，故稱555。在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 2022-2-59各公司生產(chǎn)的555定時(shí)器的邏輯功能與外引線排列都完全相同。 雙極型產(chǎn)品CMOS

4、產(chǎn)品單555型號(hào)的最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號(hào)的最后幾位數(shù)碼5567556優(yōu)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍516V318V負(fù)載電流可達(dá)200mA可達(dá)4mA2022-2-5101. 電路組成圖7-4 555定時(shí)器(a) 原理圖 (b)外引線排列圖電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管T緩沖器2022-2-511（1） 電阻分壓器 由3個(gè)5k的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。 2022-2-512（2） 電壓比較器電壓比較器C1和和C2。當(dāng)。當(dāng)UU時(shí)，時(shí)， UC輸出高電平，反之輸出高電平，反之則輸出低電平。則輸出低電平。2022-2-513CO為控制電

5、壓輸入端。當(dāng)CO懸空時(shí)，UR12/3VCC，UR21/3VCC。當(dāng)COUCO時(shí)，UR1UCO，UR21/2UCO 2022-2-514TH稱為高觸發(fā)端，TR 稱為低觸發(fā)端。 2022-2-515 （3） 基本RS觸發(fā)器 其置0和置1端為低電平有效觸發(fā)。R是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時(shí)，必須使R處于高電平。 2022-2-516 （4） 放電管T T是集電極開(kāi)路的三極管。相當(dāng)于一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)。 輸出為0時(shí)，T導(dǎo)通，輸出為1時(shí)，T截止。2022-2-517 （5）緩沖器 緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。2022-2-5182.工作原理工作原理 TH接至反相輸入端，當(dāng)THUR

6、1時(shí)，UC1輸出低電平，使觸發(fā)器置0，故稱為高觸發(fā)端（有效時(shí)置0）； TR接至同相輸入端，當(dāng)TRUR2時(shí)，UC2輸出低電平，使觸發(fā)器置1，故稱為低觸發(fā)端（有效時(shí)置1）。 表8-1 555定時(shí)器的功能表 2022-2-519主要用途：把變化緩慢的信號(hào)波形變換為邊沿陡峭的矩形波。 特點(diǎn)：電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。電壓傳輸特性特殊，電路有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT）。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過(guò)程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。 2022-2-520 （4）工作波形與電壓傳輸特性）工作波形與電壓傳輸特性 施密特觸發(fā)器

7、將三角波施密特觸發(fā)器將三角波uI變換成矩形波變換成矩形波uO。 圖7-5 施密特觸發(fā)器的工作波形及電壓傳輸特性（a）工作波形 （b）電壓傳輸特性3.重要參數(shù) 上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+ 下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT 回差回差UT = UT+UT（通常（通常UT+UT）改變改變R1和和R2的大小可以改變回差的大小可以改變回差UT 2022-2-5211.555構(gòu)成施密特觸發(fā)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器 圖7-6 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（a）電路 （b）工作波形如果在如果在UIC加上控制電壓，加上控制電壓，則可以改變電路的則可以改變電路的UT+和和UT。 2022-2-522集成施密特觸發(fā)器的UT+和UT的具體

8、數(shù)值可從集成電路手冊(cè)中查到。如CT74132的UT+1.7 V、UT0.9 V，所以，UTUT+UT1.7 V0.9 V0.8 V。 2.2. 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器 (1).施密特反相器TTL的74LS14和CMOS的CC40106均為六施密特觸發(fā)的反相器。下面以CC40106為例說(shuō)明其功能。 2022-2-523圖7-7施密特觸發(fā)反相器(a) 原理框圖 (b) 電壓傳輸特性 (c) 邏輯符號(hào) 為了提高電路的性能，電路在施密特觸發(fā)器為了提高電路的性能，電路在施密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，增加了整形級(jí)和輸出級(jí)。的基礎(chǔ)上，增加了整形級(jí)和輸出級(jí)。 整形級(jí)整形級(jí)可以使輸出波形的邊沿更加陡峭，可以使

9、輸出波形的邊沿更加陡峭， 輸出級(jí)輸出級(jí)可以提高電路的負(fù)載能力?？梢蕴岣唠娐返呢?fù)載能力。 2022-2-524(2).施密特觸發(fā)與非門(mén)電路 為了對(duì)輸入波形進(jìn)行整形，許多集成門(mén)電路采用了施密特觸發(fā)形式。比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施密特觸發(fā)的與非門(mén)電路。 圖7-8 施密特觸發(fā)與非門(mén)的邏輯符號(hào)2022-2-525(1). 波形變換 將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形波）。圖7-9 波形變換 3.3.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用2022-2-526(2).脈沖整形 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過(guò)施

10、密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。 圖7-10 脈沖整形 波形波形畸變畸變邊沿邊沿振蕩振蕩2022-2-527(3)脈沖鑒幅 將一系列幅度各異的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些幅度大于UT+的脈沖才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)?？梢?jiàn)，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 圖7-11 脈沖鑒幅 2022-2-528工作特點(diǎn)： 第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)； 第二，在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)； 第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，將自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號(hào)無(wú)關(guān)。1. 555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 2022-2-529 （1

11、）得到負(fù)脈沖外觸發(fā)：使高觸發(fā)置0端TH有效暫穩(wěn)態(tài)0自動(dòng)返回：通過(guò)電容C的充放電使低觸發(fā)置1端TR有效穩(wěn)態(tài)1 思路：外觸發(fā)自動(dòng)返回 （2）得到正脈沖 外觸發(fā)：使低觸發(fā)置1端TR有效暫穩(wěn)態(tài)1 自動(dòng)返回：通過(guò)電容C的充放電使高觸發(fā)置0端TH有效穩(wěn)態(tài)02022-2-530圖7-12 555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（a）電路 （b）工作波形 工作原理：穩(wěn)態(tài)為0 低觸發(fā)有效置1 T截止， C充電 自動(dòng)高觸發(fā)返0 提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的濾波電容 輸出脈沖的寬度tw1.1RC。當(dāng)觸發(fā)脈沖uI為高電平時(shí)，VCC通過(guò)R對(duì)C充電，當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，高觸發(fā)端TH有效置0；此時(shí)，放電管導(dǎo)通，C放電，TH =

12、 uC =0。穩(wěn)態(tài)為0狀態(tài)。 此時(shí)放電管T截止，VCC通過(guò)R對(duì)C充電。 當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，使高觸發(fā)端TH有效，置0狀態(tài)，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管T導(dǎo)通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過(guò)導(dǎo)通的放電管T放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。 2022-2-531工作原理：當(dāng)觸發(fā)脈沖uI下降沿到來(lái)時(shí)，低觸發(fā)端TR有效置1狀態(tài)，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。 當(dāng)觸發(fā)脈沖uI為高電平時(shí)，VCC通過(guò)R對(duì)C充電，當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，高觸發(fā)端TH有效置0；此時(shí)，放電管導(dǎo)通，C放電，TH = uC =0。穩(wěn)態(tài)為0狀態(tài)。 此時(shí)放電管T截止，VCC通過(guò)R對(duì)C充電。 當(dāng)TH = uC2/3VCC時(shí)，使高觸發(fā)端TH有

13、效，置0狀態(tài)，電路自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，此時(shí)放電管T導(dǎo)通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過(guò)導(dǎo)通的放電管T放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。 2022-2-5322.2. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 用集成門(mén)電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡(jiǎn)單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調(diào)節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實(shí)際應(yīng)用中常采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 1. 輸入脈沖觸發(fā)方式 上升沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 2022-2-5332. 不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型 圖（圖（a）為不可重復(fù)）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸穩(wěn)態(tài)期間如再次受到觸發(fā)，對(duì)原暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間沒(méi)發(fā)，

14、對(duì)原暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間沒(méi)有影響，輸出脈沖寬度有影響，輸出脈沖寬度tw仍從第一次觸發(fā)開(kāi)始仍從第一次觸發(fā)開(kāi)始計(jì)算。計(jì)算。 圖（圖（b）為可重復(fù)）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 該電路在觸發(fā)進(jìn)入該電路在觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖寬觸發(fā)，則輸出脈沖寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時(shí)度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的基礎(chǔ)上再展寬間的基礎(chǔ)上再展寬tw。 因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)能比較因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)能比較方便地得到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的輸出脈沖寬度。方便地得到持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的輸出脈沖寬度。2022-2-5343. TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應(yīng)用74121

15、是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)電阻Rint(約為2k)。 表6-1 74121電路的功能表 圖7-13 74121的電路符號(hào) 觸發(fā)輸入端 輸出端 外接定時(shí)元件引腳 內(nèi)部電阻引腳 2022-2-535功能： （1）觸發(fā)方式： 2022-2-536圖圖8-14 74121應(yīng)用電路應(yīng)用電路（2）定時(shí)元件接法： 輸出脈沖uO的寬度：tw 0.7RCext外接電容Cext一般取值范圍為10 pF10F，在要求不高的情況下最大值可達(dá)1000F。圖圖(a)：外接電阻：外接電阻R=Rext（1.440k）。）。圖圖(b)：用內(nèi)部電阻：用內(nèi)部電阻RR

16、int (約為約為2k)。2022-2-5373.3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 1. 脈沖延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。 圖7-15單穩(wěn)電路的延時(shí)作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延遲了的下降沿延遲了tw的時(shí)間。的時(shí)間。 2022-2-5382.脈沖定時(shí) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。 圖7-16脈沖定時(shí)2022-2-539 例例1： 定時(shí)定時(shí) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以構(gòu)成定時(shí)電路；與繼電器或驅(qū)動(dòng)放大單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以構(gòu)成定時(shí)電路；與繼

17、電器或驅(qū)動(dòng)放大電路配合，電路配合， 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)的功能，一個(gè)典型可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、定時(shí)開(kāi)關(guān)的功能，一個(gè)典型定時(shí)電路如圖定時(shí)電路如圖8.17所示。所示。 84762355515R2RW10 k1 MR11 M0.01 FCSBDKAuo UDDHL220 V 6 V2022-2-540 當(dāng)電路接通當(dāng)電路接通+6 V電源后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)定狀電源后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，定時(shí)器輸出態(tài)，定時(shí)器輸出OUT為低電平，繼電器為低電平，繼電器KA（當(dāng)繼電器（當(dāng)繼電器無(wú)電流通過(guò)時(shí)，常開(kāi)接點(diǎn)處于斷路狀態(tài)）無(wú)通過(guò)電流，無(wú)電流通過(guò)時(shí)，常開(kāi)接點(diǎn)處于斷路狀態(tài)）無(wú)通過(guò)電流，故形不成導(dǎo)電回路，燈泡故形不成

18、導(dǎo)電回路，燈泡HL不亮。當(dāng)按下按鈕不亮。當(dāng)按下按鈕SB時(shí)，時(shí)，低電平觸發(fā)端低電平觸發(fā)端TR（外部信號(hào)輸入端（外部信號(hào)輸入端Ui）由接）由接+6V電源變電源變?yōu)榻拥兀喈?dāng)于輸入一個(gè)負(fù)脈沖，使電路由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)為接地，相當(dāng)于輸入一個(gè)負(fù)脈沖，使電路由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，輸出入暫穩(wěn)狀態(tài)，輸出OUT為高電平，繼電器為高電平，繼電器KA通過(guò)電流，通過(guò)電流，使常開(kāi)接點(diǎn)閉合，形成導(dǎo)電回路，燈泡使常開(kāi)接點(diǎn)閉合，形成導(dǎo)電回路，燈泡HL發(fā)亮；暫穩(wěn)發(fā)亮；暫穩(wěn)定狀態(tài)的出現(xiàn)時(shí)刻是由按鈕定狀態(tài)的出現(xiàn)時(shí)刻是由按鈕SB何時(shí)按下決定的，它的何時(shí)按下決定的，它的持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間tW（也是燈亮?xí)r間）則是由電路參數(shù)決定，若（也是燈亮?xí)r

19、間）則是由電路參數(shù)決定，若改變電路中的電阻改變電路中的電阻RW或或C，均可改變，均可改變tW。 2022-2-541 典型延時(shí)電路如圖典型延時(shí)電路如圖6.11所示，與定時(shí)電路相比，其電所示，與定時(shí)電路相比，其電路的主要區(qū)別是電阻和電容連接的位置不同。電路中的繼路的主要區(qū)別是電阻和電容連接的位置不同。電路中的繼電器電器KA為常斷繼電器，二極管為常斷繼電器，二極管D的作用是限幅保護(hù)。當(dāng)開(kāi)的作用是限幅保護(hù)。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)SA閉合，直流電源接通，閉合，直流電源接通，555定時(shí)器開(kāi)始工作，若電容定時(shí)器開(kāi)始工作，若電容初始電壓為零，初始電壓為零， 因電容兩端電壓不能突變，而因電容兩端電壓不能突變，而UDD=UC

20、+UR，所以，所以UTH= =UR=UDD-UC=UDD，OUT = “0”，繼電，繼電器常開(kāi)接點(diǎn)保持?jǐn)嚅_(kāi)；同時(shí)電源開(kāi)始向電容充電，電容器常開(kāi)接點(diǎn)保持?jǐn)嚅_(kāi)；同時(shí)電源開(kāi)始向電容充電，電容兩端電壓不斷上升，而電阻兩端電壓對(duì)應(yīng)下降，當(dāng)兩端電壓不斷上升，而電阻兩端電壓對(duì)應(yīng)下降，當(dāng) UC ，TRUDDU322022-2-542 即即UTH= =UR 時(shí)，時(shí)，OUT = “1”，繼電，繼電器常開(kāi)接點(diǎn)閉合；電容充電至器常開(kāi)接點(diǎn)閉合；電容充電至UC=UDD時(shí)結(jié)束，此時(shí)電阻時(shí)結(jié)束，此時(shí)電阻兩端電壓為零，電路輸出兩端電壓為零，電路輸出OUT保持為保持為“1”，從開(kāi)關(guān)，從開(kāi)關(guān)SA按下到繼按下到繼電器電器KA閉合這段

21、時(shí)間稱為延時(shí)時(shí)間。閉合這段時(shí)間稱為延時(shí)時(shí)間。 DDU31TRU UDD84623150.01 F50 FCSAR2 MDKA2022-2-543 2) 分頻分頻 當(dāng)一個(gè)觸發(fā)脈沖使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)觸發(fā)脈沖使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)，在此脈沖以后時(shí)間在此脈沖以后時(shí)間tW內(nèi)，如果再輸入其他觸發(fā)脈內(nèi)，如果再輸入其他觸發(fā)脈沖，則對(duì)觸發(fā)器的狀態(tài)不再起作用；只有當(dāng)觸發(fā)沖，則對(duì)觸發(fā)器的狀態(tài)不再起作用；只有當(dāng)觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸入的觸發(fā)脈沖才起作用，器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸入的觸發(fā)脈沖才起作用，分頻電路正是利用這個(gè)特性將高頻率信號(hào)變換為分頻電路正是利用這個(gè)特性將高頻率信號(hào)變換為低頻率信號(hào)，電路如

22、圖低頻率信號(hào)，電路如圖8.19所示。所示。2022-2-544847623150.01 FC2C10.01 FR210 kR110 kDC2000 pF UDDuo( f/n)ui( f)2022-2-545 1多諧振蕩器多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 2通過(guò)電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交通過(guò)電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生替，從而產(chǎn)生自激振蕩自激振蕩，無(wú)需外觸發(fā)。，無(wú)需外觸發(fā)。 3輸出周期性的輸出周期性的矩形脈沖信號(hào)矩形脈沖信號(hào)，由于含有豐富的，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。諧波分量，故稱作多諧振蕩器。2022-2-5

23、461. 555構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器 設(shè)計(jì)思想：是無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)不斷地交設(shè)計(jì)思想：是無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)不斷地交替。替。利用放電管利用放電管T作為一個(gè)作為一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān)受控電子開(kāi)關(guān)，使，使電容充電、電容充電、放電放電而改變而改變TH=TR，則交替置，則交替置0、置、置1。 圖7-20 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器（a）電路 （b）工作波形 電容C充電充=( R1+R2)C 電容C放電放= R2C 振蕩器輸出脈沖uO的工作周期為： T0.7(R1+2R2)C 2022-2-547 2. 改進(jìn)電路改進(jìn)電路 圖圖8.20（a）所示電路只能產(chǎn)生占空比大于）所示電路只能產(chǎn)生占空比大于

24、0.5的矩形的矩形波，波， 而圖而圖8.21所示電路可以產(chǎn)生占空比處于所示電路可以產(chǎn)生占空比處于0和和1之間的之間的矩形波。這是因?yàn)樗某浞烹姷穆窂讲煌?，矩形波。這是因?yàn)樗某浞烹姷穆窂讲煌?圖圖7-21 可調(diào)占空比的多諧振蕩器可調(diào)占空比的多諧振蕩器84762315555 UDDuoC2D2C1D1RARBRW2022-2-5482.2.石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器 前面介紹的多諧振蕩器的一個(gè)共同特點(diǎn)就是振蕩頻率不穩(wěn)定，容易受溫度、電源電壓波動(dòng)和RC參數(shù)誤差的影響。而在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖信號(hào)常用作時(shí)鐘信號(hào)來(lái)控制和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。因此，控制信號(hào)頻率不穩(wěn)定會(huì)直接影響到系統(tǒng)的工作，顯然，前面

25、討論的多諧振蕩器是不能滿足要求的，必須采用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體多諧振蕩器。 2022-2-549石英晶體的阻抗頻率特性圖 石英晶體具有很好的選頻特性。當(dāng)振蕩信號(hào)的頻率和石英晶體的固有諧振頻率fo相同時(shí)，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，信號(hào)很容易通過(guò)，而其它頻率的信號(hào)則被衰減掉。2022-2-550因此，將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英晶體振蕩器，這時(shí)，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻率fo，而與RC無(wú)關(guān)。圖7-27石英晶體振蕩器電路 在對(duì)稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，串接一塊石英晶體，就可以構(gòu)成一個(gè)石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的矩形脈沖，其振蕩頻率由石英晶體的串聯(lián)諧振頻率

26、fo決定。 2022-2-551目前，家用電子鐘幾乎都采用具有石英晶體振蕩器的矩形波發(fā)生器。由于它的頻率穩(wěn)定度很高，所以走時(shí)很準(zhǔn)。通常選用振蕩頻率為32768HZ的石英晶體諧振器，因?yàn)?2768215，將32768HZ經(jīng)過(guò)15次二分頻，即可得到1HZ的時(shí)鐘脈沖作為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。2022-2-5522022-2-553例例2：溫度、亮度報(bào)警器：溫度、亮度報(bào)警器： 原理原理: 在給定的溫度在給定的溫度(或亮度或亮度)范圍內(nèi)范圍內(nèi),晶體管截止晶體管截止,輸出低電平輸出低電平(射極射極跟隨跟隨),利用利用4腳復(fù)位端腳復(fù)位端,使使555所組成的多諧振蕩器停止工作。所組成的多諧振蕩器停止工作。 當(dāng)溫度（或亮度）超過(guò)一定限度后，三