第10章脈沖波形的產(chǎn)生和整形

1、教學(xué)內(nèi)容10.1 概述10.2 施密特觸發(fā)器10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.4 多諧振蕩器10.5 555定時(shí)器及其應(yīng)用第第 十十 章章脈 沖 波 形 的產(chǎn)生和整形 教學(xué)要求教學(xué)要求 一一. .重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：(1)555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用.(2)石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器.二二. .一般掌握的內(nèi)容：一般掌握的內(nèi)容：(1)施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的工施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的工作特點(diǎn)和典型應(yīng)用。作特點(diǎn)和典型應(yīng)用。(2)施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入電壓與輸出電施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系；多諧振蕩器振蕩周期的

2、估算方法。壓之間的關(guān)系；多諧振蕩器振蕩周期的估算方法。10.1 概述概述矩形脈沖信矩形脈沖信號(hào)的獲取方號(hào)的獲取方法有兩種：法有兩種：產(chǎn)生產(chǎn)生:不用信號(hào)源，加上電源自不用信號(hào)源，加上電源自激振蕩，直接產(chǎn)生波形。激振蕩，直接產(chǎn)生波形。整形整形:輸入信號(hào)源進(jìn)行整形輸入信號(hào)源進(jìn)行整形.脈沖產(chǎn)生電路脈沖產(chǎn)生電路:多諧振蕩器多諧振蕩器脈沖整形（變換）電路脈沖整形（變換）電路:施密特觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖周期脈沖周期T脈沖幅度脈沖幅度Vm脈沖寬度脈沖寬度Wt上升時(shí)間上升時(shí)間tr下降時(shí)間下降時(shí)間tf占空比：占空比：TtqW/施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合

3、于是一種能夠把輸入波形整形成為適合于 數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。 10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器6/17/202210.2 施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger）第一第一 輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同；電平不同；第二第二 在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電路內(nèi)部在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電路內(nèi)部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。很陡。 注

4、：利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅能將邊沿變化注：利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅能將邊沿變化緩慢地信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形緩慢地信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形波，而且可以將疊加在矩形波脈沖高、波，而且可以將疊加在矩形波脈沖高、低電平上的噪聲有效地清除。低電平上的噪聲有效地清除。 施密特觸發(fā)器時(shí)脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種施密特觸發(fā)器時(shí)脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種電路，它具有下面兩個(gè)性能特點(diǎn)：電路，它具有下面兩個(gè)性能特點(diǎn)：10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器 將兩極反相器串接起來，通過分壓電阻把輸出端將兩極反相器串接起來，通過分壓電阻把輸出端的電壓反饋到輸入端就夠成施密特觸發(fā)器電路，其電的電壓反饋到輸入端就夠成施密

5、特觸發(fā)器電路，其電路及其圖形符號(hào)如圖路及其圖形符號(hào)如圖10.2.1所示。所示。圖圖10.2.1設(shè)反相器設(shè)反相器G1和和G2均為均為CMOS門，其閾值電壓為門，其閾值電壓為VTH VDD/2，輸出高低電平分別為，輸出高低電平分別為VOH VDD， VOL0，且，且R1VTH時(shí)，電路狀態(tài)維持在時(shí)，電路狀態(tài)維持在voVOH VDD不變不變10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器當(dāng)當(dāng)vI從高電平從高電平VDD逐漸逐漸下降到下降到vAVTH時(shí)，由時(shí)，由于也存在正反饋，即于也存在正反饋，即使電路迅速跳變使電路迅速跳變到到voVOL 0此時(shí)施密特觸發(fā)器在此時(shí)施密特觸發(fā)器在vI下降時(shí)對(duì)應(yīng)輸出電壓由高電平下降時(shí)

6、對(duì)應(yīng)輸出電壓由高電平轉(zhuǎn)為低電平時(shí)的輸入電壓為轉(zhuǎn)為低電平時(shí)的輸入電壓為VT，稱為，稱為負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓，此時(shí)此時(shí)voVDD， G1門的輸入電壓為門的輸入電壓為6/17/2022DD211T2120211I212THVVVRRRRRRvRRRvRRRvATH21TV)1VRR（10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器0211212vRRRvRRRvIA由于由于VTH VDD / 2，故，故只要只要vIVT-，vo0 施密特觸發(fā)器的施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性電壓傳輸特性將VT和VT之間的差值定義為回差電壓，用VT表示TH21TTTV2VVVRR10.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器THTI

7、VRRVV)(211THTIVRRVV)(211正向閾值電壓正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓回差電壓：回差電壓： V VT T V VT TV VT T滯回電壓傳輸特性滯回電壓傳輸特性，即輸入電壓的上升過程和下降過，即輸入電壓的上升過程和下降過程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。 同相輸出的施密特觸發(fā)器同相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器10.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.用于波形變換：用于波形變換： 2.用用于于脈脈沖沖整整形：形：3.用用于于脈脈沖沖鑒鑒幅：幅：施密特觸發(fā)器能將幅度大

8、于施密特觸發(fā)器能將幅度大于VT+的脈沖選出。的脈沖選出。4.用于構(gòu)成多諧振蕩器：用于構(gòu)成多諧振蕩器： 本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)施密特觸發(fā)器具有施密特觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，是一種能，是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且由于具有脈沖的電路。而且由于具有滯回特性滯回特性，所以抗干擾，所以抗干擾能力也很強(qiáng)。能力也很強(qiáng)。 施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成，也可以由施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成，也可以由門電路及門電路及555555定時(shí)器構(gòu)成。定時(shí)器構(gòu)成。 施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形電路中應(yīng)用施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和

9、整形電路中應(yīng)用很廣。很廣。10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：1 1、電路中有、電路中有一個(gè)穩(wěn)態(tài)一個(gè)穩(wěn)態(tài)和和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài)；兩個(gè)工作狀態(tài)；2 2、在外界觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻、在外界觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至穩(wěn)態(tài)；至穩(wěn)態(tài)；3 3、暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的、暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的 參參數(shù)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。數(shù)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。10.3.1 用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器因?yàn)殡娐肪哂幸粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)單穩(wěn)態(tài)

10、觸發(fā)器因?yàn)殡娐肪哂幸粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)而得名。它由兩個(gè)門電路、一個(gè)而得名。它由兩個(gè)門電路、一個(gè)RC電路組成。電路組成。它的暫穩(wěn)態(tài)通常都是靠它的暫穩(wěn)態(tài)通常都是靠RC電路的充、放電過電路的充、放電過程來維持的，根據(jù)程來維持的，根據(jù)RC電路的不同接法，分為電路的不同接法，分為微分微分型和積分型。型和積分型。010101 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 沒有觸發(fā)器電平時(shí)，沒有觸發(fā)器電平時(shí)，vI為低電平，為低電平，vO為低電為低電平，平，vO1為高電平。為高電平。 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)至?xí)悍€(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)至?xí)悍€(wěn)態(tài) 當(dāng)當(dāng)vI正跳變時(shí)，正跳變時(shí)，vO1由高到低，由高到低，vI2為低電平。于是為低電平。于是vO為高電平。即使為

11、高電平。即使vI 觸發(fā)器信號(hào)撤除，由于觸發(fā)器信號(hào)撤除，由于vO的作用，的作用，vO1仍可為低仍可為低電平。電平。10101 暫穩(wěn)態(tài)至穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)至穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)期間，電源經(jīng)電阻暫穩(wěn)態(tài)期間，電源經(jīng)電阻R和門和門G1對(duì)電容對(duì)電容C充電，充電，vI2升高，當(dāng)升高，當(dāng)vI2=VTH時(shí)，時(shí)，vO下降，下降，vO1上升，但使上升，但使vI2再次升高，最終再次升高，最終vO1=1，vO=0。00101脈沖寬度要窄脈沖寬度要窄tW=0.69RC 當(dāng)當(dāng)vI的脈沖寬度很寬時(shí)，在單的脈沖寬度很寬時(shí)，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加一個(gè)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加一個(gè)RC微微分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返回到

12、穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門回到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門G1被被vI封住了，封住了，會(huì)使會(huì)使vo的下降沿變緩。的下降沿變緩。 10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器tW=0.69RextCext圖圖10.3.10 外接電阻外接電阻（下降沿觸發(fā)）（下降沿觸發(fā)） 內(nèi)部電阻內(nèi)部電阻（上升沿觸發(fā)）（上升沿觸發(fā)） 目前使用的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器目前使用的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有有不可重復(fù)觸發(fā)型不可重復(fù)觸發(fā)型和和可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)型型兩種。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)兩種。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，

13、工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，才接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫才接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)?？芍貜?fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)穩(wěn)態(tài)。可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再次加入器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)tW寬度。寬度。不可重復(fù)觸發(fā)型不可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型 1 定時(shí)定時(shí)單單穩(wěn)穩(wěn)&uouFuiuFOttttuiuouFuFOtw調(diào)整調(diào)整 t tw w =1S=1S，對(duì)，對(duì)u uFOFO的脈沖計(jì)數(shù)可構(gòu)的脈沖計(jì)數(shù)可構(gòu)成頻率計(jì)成頻率計(jì)10.3.3 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)用主要應(yīng)

14、用是整形、定時(shí)和延時(shí)。 按一下按一下按鈕按鈕 S未按未按uo0J的線圈的線圈不通電不通電J 的觸點(diǎn)的觸點(diǎn)不動(dòng)作不動(dòng)作紅燈紅燈 白燈白燈亮亮滅滅1通電通電閉合閉合亮亮滅滅白燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間白燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間 TWTW = 1.1 R C洗相曝光定時(shí)器洗相曝光定時(shí)器若若S打開打開 , 則則 ui = 1 ;若若S合上合上 , 則則 ui = 0 。48162357uoui+VCCRCDTHTRSJJ紅紅白白D1D2555觸摸定時(shí)控制開關(guān)觸摸定時(shí)控制開關(guān)48162357uoP+6VRCuC0.01 F555RL人手觸摸人手觸摸P，觸，觸發(fā)，發(fā)，uo高電平，高電平，燈亮燈亮tw秒。秒。tw

15、= 1.1RC2 整形整形單穩(wěn)單穩(wěn)態(tài)觸態(tài)觸發(fā)器發(fā)器uiuottuiuotwtwtwtwu6=uC 1VCC /3時(shí)，時(shí)，SD=1uO=1 保持保持ui 1VCC /3時(shí)，時(shí)，SD=0uO=1 在在u uO O=1=1時(shí)，輸入信號(hào)的波時(shí)，輸入信號(hào)的波動(dòng)，對(duì)輸出的信號(hào)無影響。動(dòng)，對(duì)輸出的信號(hào)無影響。通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。3、消除噪聲、消除噪

16、聲4. 脈沖延時(shí)圖單穩(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)電路來實(shí)現(xiàn)。 u uO O的下降沿比的下降沿比u uI I的下降沿延遲了的下降沿延遲了t tw w的時(shí)間。的時(shí)間。 例10.3.1 由集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121組成的電路如圖10.3.10所示，試定性畫出輸出端Q1和Q2的波形，并說明電路的功能。10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121)解：第一片的A1A2v I， BQ 2，第二片的A1A2 Q 1 ， B v I10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121)當(dāng)vI0時(shí)，第一片A1A21，其輸出Q10；第二片的B0， A1A20，其輸出Q20， Q2110.3.2 集

17、成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121)當(dāng)vI跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，如圖10.3.11所示，則第一片的A1、A2出現(xiàn)下降沿，而B Q21，故在Q1端輸出一個(gè)正脈沖。10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121)而第二片BvI1， A1A2Q1，則在Q1的下降沿， Q2輸出正脈沖。而第一片的B Q2，則A1A20，在Q2上升沿的作用下，Q1輸出一個(gè)正脈沖，電路不斷振蕩下去10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)一個(gè)穩(wěn)態(tài)和和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中,由穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)需要輸入觸發(fā)由穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)需要輸入觸發(fā)脈沖脈沖,暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即

18、暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈沖寬度脈沖寬度是由電路的阻是由電路的阻容元件容元件RC決定的決定的,與輸入信號(hào)無關(guān)。與輸入信號(hào)無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由由555555定時(shí)器構(gòu)成。定時(shí)器構(gòu)成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用于產(chǎn)生固定寬度的脈沖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用于產(chǎn)生固定寬度的脈沖信號(hào)，用途很廣。信號(hào)，用途很廣。10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩器又稱無穩(wěn)電路多諧振蕩器又稱無穩(wěn)電路，主要用于產(chǎn)生各種，主要用于產(chǎn)生各種方波或時(shí)間脈沖信號(hào)方波或時(shí)間脈沖信號(hào)。它是一種自激振蕩器，在接。它是一種自激振蕩器，在接通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)通電源之后，不需

19、要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖波。由于矩形脈沖波中含有豐富的高次生矩形脈沖波。由于矩形脈沖波中含有豐富的高次諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧振蕩器。振蕩器。 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 沒有穩(wěn)態(tài)，有沒有穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 工作工作不需要外加信號(hào)源不需要外加信號(hào)源，只需要電源。，只需要電源。10.4.1 對(duì)稱式多諧振蕩器對(duì)稱式多諧振蕩器T1.3RFC10.4.2 非對(duì)稱式多諧振蕩器非對(duì)稱式多諧振蕩器T2.2RFC10.4.3 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器 利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩。將任何大于、利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩。將任何大于、等于等于

20、3的的奇數(shù)個(gè)奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連接成環(huán)形電路，反相器首尾相連接成環(huán)形電路，都能產(chǎn)生自激振蕩。電路簡(jiǎn)單，但不實(shí)用。都能產(chǎn)生自激振蕩。電路簡(jiǎn)單，但不實(shí)用。101010101010T=2ntpd10.4.4 施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器10.4.5 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器 在許多應(yīng)用場(chǎng)合下都對(duì)多諧振蕩器的振蕩頻在許多應(yīng)用場(chǎng)合下都對(duì)多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。前面幾種電路頻率穩(wěn)定率穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。前面幾種電路頻率穩(wěn)定性不是很高。在對(duì)性不是很高。在對(duì)頻率穩(wěn)定性有較高要求頻率穩(wěn)定性有較高要求時(shí)，應(yīng)時(shí)，應(yīng)采用石英晶體多諧振蕩器。采用石英晶體多諧振蕩器

21、。電路的振蕩頻電路的振蕩頻率取決于石英率取決于石英晶體的固有振晶體的固有振蕩頻率。蕩頻率。多諧振蕩器的應(yīng)用多諧振蕩器的應(yīng)用（1）門鈴）門鈴48162357555R1R2CuCuo0.01 FESB100 F10k100k0.01 FSB按下，電源接通，振蕩，喇叭發(fā)出聲音按下，電源接通，振蕩，喇叭發(fā)出聲音SB不按，電源斷開，振蕩器不工作，喇叭不響不按，電源斷開，振蕩器不工作，喇叭不響T =0.7（10103+2 100 103 ） 0.01 10-6 （S）簡(jiǎn)易電子琴就是通過改變簡(jiǎn)易電子琴就是通過改變R2 的阻值來改變輸出的阻值來改變輸出方波的周期方波的周期 , 使外接的喇叭發(fā)出不同的音調(diào)使外接

22、的喇叭發(fā)出不同的音調(diào) 。（2）簡(jiǎn)易電子琴電路簡(jiǎn)易電子琴電路48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1細(xì)銅絲至細(xì)銅絲至于盜賊必于盜賊必經(jīng)之路經(jīng)之路（3）防盜報(bào)警電路防盜報(bào)警電路84162357555R1R2CuC0.01 FE100 F5.1k100k0.01 FS50K思思考考1、555接成何種電路？接成何種電路？2、簡(jiǎn)述工作原理？、簡(jiǎn)述工作原理？多諧振蕩器多諧振蕩器本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié) 多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 工作工作不需要外加信號(hào)源不需要外加信號(hào)源，只，只需要電源。需要電源。 要想得到要想得到頻率穩(wěn)定性高頻率穩(wěn)定性高的多諧

23、振蕩器的多諧振蕩器時(shí)，應(yīng)采用時(shí)，應(yīng)采用石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器。10.5 555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用 555 555定時(shí)器定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路。該電路功能靈活、適用范圍廣，合集成電路。該電路功能靈活、適用范圍廣，只要外圍電路稍作配置，即可構(gòu)成只要外圍電路稍作配置，即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)器、多諧振蕩器多諧振蕩器或或施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器，因而可，因而可應(yīng)用于定時(shí)、檢測(cè)、控制、報(bào)警等方面。應(yīng)用于定時(shí)、檢測(cè)、控制、報(bào)警等方面。 集成集成555555定時(shí)器定時(shí)器因?yàn)槠鋬?nèi)部有因?yàn)槠鋬?nèi)部有3 3個(gè)精密的個(gè)精密的5K5K電電阻而得名。

24、后來國內(nèi)外許多公司和廠家都相繼生阻而得名。后來國內(nèi)外許多公司和廠家都相繼生產(chǎn)出雙極型和產(chǎn)出雙極型和CMOSCMOS型型555555集成電路。雖然集成電路。雖然CMOSCMOS型型3 3個(gè)分壓電阻不再是個(gè)分壓電阻不再是5K,5K,但仍然延用但仍然延用555555名稱。名稱。 目前一些廠家在同一基片上集成目前一些廠家在同一基片上集成2 2個(gè)個(gè)555555單元，單元，型號(hào)后加型號(hào)后加556556，同一基片上集成，同一基片上集成4 4個(gè)個(gè)555555單元，型號(hào)單元，型號(hào)后加后加558558。集成集成555555定時(shí)器具體元件簡(jiǎn)介定時(shí)器具體元件簡(jiǎn)介 555555定時(shí)器的封裝一般有兩種：定時(shí)器的封裝一般有

25、兩種： 八腳圓形封裝八腳圓形封裝 八腳雙列直插式封裝。八腳雙列直插式封裝。 10.5.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能放電三極管放電三極管精密電阻精密電阻比較器比較器SR鎖存器鎖存器控制電壓控制電壓觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入 復(fù)位端復(fù)位端輸出輸出放電端放電端閾值輸入閾值輸入 電源電源516V注意：工作中不使用注意：工作中不使用VCO時(shí)，一般時(shí)，一般都通過一個(gè)都通過一個(gè)0.01F的電容接地的電容接地(交流交流接地），以旁路高頻干擾。接地），以旁路高頻干擾。 當(dāng)當(dāng)VCO懸空時(shí)，懸空時(shí)，VR1=2/3Vcc, VR2=1/3Vcc比較器比較器C1輸出輸出vC1=0,比較器比較器C2輸出輸

26、出vC2=1，SR鎖存器置鎖存器置0，TD導(dǎo)通，導(dǎo)通，同時(shí)同時(shí)vO為低電平。為低電平。01010比較器比較器C1輸出輸出vC1=1,比較器比較器C2輸出輸出vC2=0，SR鎖存器置鎖存器置1，TD截止，截止，同時(shí)同時(shí)vO為高電平。為高電平。10101比較器比較器C1輸出輸出vC1=0,比較器比較器C2輸出輸出vC2=0，SR鎖存器違反約束條件，鎖存器違反約束條件，輸出為輸出為1，TD截止。截止。00101比較器比較器C1輸出輸出vC1=1,比較器比較器C2輸出輸出vC2=1，SR鎖存發(fā)器狀態(tài)保持變，鎖存發(fā)器狀態(tài)保持變，TD和和vO均保持不變。均保持不變。11由電路框圖和功能表可以得出如下結(jié)論：

27、由電路框圖和功能表可以得出如下結(jié)論：1555定時(shí)器有兩個(gè)閾值電壓，分別是定時(shí)器有兩個(gè)閾值電壓，分別是 和和 。 2輸出端輸出端3腳和放電端腳和放電端7腳的狀態(tài)一致，輸出低電平對(duì)應(yīng)放電腳的狀態(tài)一致，輸出低電平對(duì)應(yīng)放電管飽和，在管飽和，在7腳外接有上拉電阻時(shí)，腳外接有上拉電阻時(shí)，7腳為低電平。輸出高腳為低電平。輸出高電平對(duì)應(yīng)放電管截止，在有上拉電阻時(shí)，電平對(duì)應(yīng)放電管截止，在有上拉電阻時(shí)，7腳為高電平。腳為高電平。 3.輸出端狀態(tài)的改變有滯回現(xiàn)象，回差電壓為輸出端狀態(tài)的改變有滯回現(xiàn)象，回差電壓為 。CCV32CCV31CCV31施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于是一種能夠把輸

28、入波形整形成為適合于 數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。 10.5.2 555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器6/17/2022施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger）第一第一 輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，輸入信號(hào)從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平，與輸入信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換信號(hào)從高電平下降過程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同；電平不同；第二第二 在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電路內(nèi)部在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過電路內(nèi)部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。很陡。

29、 注：利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅能將邊沿變化注：利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅能將邊沿變化緩慢地信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形緩慢地信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形波，而且可以將疊加在矩形波脈沖高、波，而且可以將疊加在矩形波脈沖高、低電平上的噪聲有效地清除。低電平上的噪聲有效地清除。 施密特觸發(fā)器時(shí)脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種施密特觸發(fā)器時(shí)脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種電路，它具有下面兩個(gè)性能特點(diǎn)：電路，它具有下面兩個(gè)性能特點(diǎn)：二六搭一二六搭一555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器8 462153VccIvOv交流接地VT-VT+回差電壓回差電壓:CCTTTVVVV31VT+ =VCOVT- =1/2VCO回

30、差電壓回差電壓:COTTTVVVV21正向閾值電壓正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓回差電壓：回差電壓： V VT T V VT TV VT T滯回電壓傳輸特性滯回電壓傳輸特性，即輸入電壓的上升過程和下降過，即輸入電壓的上升過程和下降過程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。 同相輸出的施密特觸發(fā)器同相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器10.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.用于波形變換：用于波形變換： 2.用用于于脈脈沖沖整整形：形：3.用用于于脈脈沖沖鑒鑒幅：幅：施密特觸發(fā)器能將幅度大于施密特觸

31、發(fā)器能將幅度大于VT+的脈沖選出。的脈沖選出。4.用于構(gòu)成多諧振蕩器：用于構(gòu)成多諧振蕩器： 工作特點(diǎn)：工作特點(diǎn)：1 1、電路中有、電路中有一個(gè)穩(wěn)態(tài)一個(gè)穩(wěn)態(tài)和和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài)；兩個(gè)工作狀態(tài)；2 2、在外界、在外界觸發(fā)脈沖觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至穩(wěn)態(tài)；至穩(wěn)態(tài)；3 3、暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的的長短取決于電路本身的 參參數(shù)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。數(shù)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。10.5.3 555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器七六搭一，上七六

32、搭一，上R下下C 555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vI下降沿到達(dá)下降沿到達(dá),-vO輸出高電平，輸出高電平， TD截止，截止， VCC經(jīng)經(jīng)R向向C充電，當(dāng)充電，當(dāng)vC=2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，vO輸出低電平，輸出低電平，TD導(dǎo)通，電容導(dǎo)通，電容C經(jīng)經(jīng)TD迅速放電。迅速放電。vI下一個(gè)下降沿到達(dá)下一個(gè)下降沿到達(dá),重復(fù)上述過程。重復(fù)上述過程。001100010w特性特性：n這個(gè)這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是是負(fù)脈沖負(fù)脈沖觸發(fā)的。觸發(fā)的。n穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出時(shí)，這個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出低低電平。電平。n暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，這個(gè)觸發(fā)器輸出時(shí)，這個(gè)觸發(fā)器輸出高高

33、電平。電平。n該電路輸出脈沖寬度為該電路輸出脈沖寬度為tw w1.11.1RC 。 1 定時(shí)定時(shí)單單穩(wěn)穩(wěn)&uouFuiuFOttttuiuouFuFOtw調(diào)整調(diào)整 t tw w =1S=1S，對(duì)，對(duì)u uFOFO的脈沖計(jì)數(shù)可構(gòu)的脈沖計(jì)數(shù)可構(gòu)成頻率計(jì)成頻率計(jì)10.3.3 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)用主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。 按一下按一下按鈕按鈕 S未按未按uo0J的線圈的線圈不通電不通電J 的觸點(diǎn)的觸點(diǎn)不動(dòng)作不動(dòng)作紅燈紅燈 白燈白燈亮亮滅滅1通電通電閉合閉合亮亮滅滅白燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間白燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間 TWTW = 1.1 R C洗相曝光定時(shí)器洗相曝光定時(shí)器若若S打開打開

34、 , 則則 ui = 1 ;若若S合上合上 , 則則 ui = 0 。48162357uoui+VCCRCDTHTRSJJ紅紅白白D1D2555觸摸定時(shí)控制開關(guān)觸摸定時(shí)控制開關(guān)48162357uoP+6VRCuC0.01 F555RL人手觸摸人手觸摸P，觸，觸發(fā)，發(fā)，uo高電平，高電平，燈亮燈亮tw秒。秒。tw= 1.1RC2 整形整形單穩(wěn)單穩(wěn)態(tài)觸態(tài)觸發(fā)器發(fā)器uiuottuiuotwtwtwtwu6=uC 1VCC /3時(shí)，時(shí)，SD=1uO=1 保持保持ui 1VCC /3時(shí)，時(shí)，SD=0uO=1 在在u uO O=1=1時(shí)，輸入信號(hào)的波時(shí)，輸入信號(hào)的波動(dòng)，對(duì)輸出的信號(hào)無影響。動(dòng)，對(duì)輸出的信號(hào)

35、無影響。通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。3、消除噪聲、消除噪聲4. 脈沖延時(shí)圖單穩(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)電路來實(shí)現(xiàn)。 u uO O的下降沿比的下降沿比u uI I的下降沿延遲了的下降沿延遲了t tw w的時(shí)間。的時(shí)間。 多諧振蕩器又稱無穩(wěn)電路多諧振蕩器又稱無穩(wěn)電路，主要用于產(chǎn)生各種，主要用于產(chǎn)生各種方波或時(shí)間脈沖信

36、號(hào)方波或時(shí)間脈沖信號(hào)。它是一種自激振蕩器，在接。它是一種自激振蕩器，在接通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖波。由于矩形脈沖波中含有豐富的高次生矩形脈沖波。由于矩形脈沖波中含有豐富的高次諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧振蕩器。振蕩器。 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 沒有穩(wěn)態(tài)，有沒有穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 工作工作不需要外加信號(hào)源不需要外加信號(hào)源，只需要電源。，只需要電源。10.5.4 555定時(shí)器接成多諧振蕩器定時(shí)器接成多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器：用施密特觸發(fā)器構(gòu)成

37、多諧振蕩器： 2ln)(ln)(21211CRRVVVVCRRTTCCTCC充電時(shí)間：充電時(shí)間：2ln00ln222CRVVCRTTT放電時(shí)間：放電時(shí)間：振蕩周期：振蕩周期：T=0.69(R1+2R2)C輸出脈沖占空比輸出脈沖占空比:21212RRRRq例例10.5.1555定時(shí)器接成多諧振蕩器定時(shí)器接成多諧振蕩器多諧振蕩器的應(yīng)用多諧振蕩器的應(yīng)用（1）門鈴）門鈴48162357555R1R2CuCuo0.01 FESB100 F10k100k0.01 FSB按下，電源接通，振蕩，喇叭發(fā)出聲音按下，電源接通，振蕩，喇叭發(fā)出聲音SB不按，電源斷開，振蕩器不工作，喇叭不響不按，電源斷開，振蕩器不工作

38、，喇叭不響T =0.7（10103+2 100 103 ） 0.01 10-6 （S）簡(jiǎn)易電子琴就是通過改變簡(jiǎn)易電子琴就是通過改變R2 的阻值來改變輸出的阻值來改變輸出方波的周期方波的周期 , 使外接的喇叭發(fā)出不同的音調(diào)使外接的喇叭發(fā)出不同的音調(diào) 。（2）簡(jiǎn)易電子琴電路簡(jiǎn)易電子琴電路48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1細(xì)銅絲至細(xì)銅絲至于盜賊必于盜賊必經(jīng)之路經(jīng)之路（3）防盜報(bào)警電路防盜報(bào)警電路84162357555R1R2CuC0.01 FE100 F5.1k100k0.01 FS50K思思考考1、555接成何種電路？接成何種電路？2、簡(jiǎn)述工作原理？、簡(jiǎn)述工作原理？多諧振蕩器多