數字邏輯電路課程課件：第8章 脈沖信號的產生與整形

1、第 8 章 脈沖信號的產生與整形介紹施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和多諧振蕩電路。多諧振蕩電路能直接產生脈沖信號。施密特觸發(fā)電路能對已有信號進行變換;單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路可用于脈沖信號的定時、延時； 在數字技術的各種應用中,經常要用到矩形波、方波、鋸齒波等脈沖波形，其中矩形波和方波是較重要的波形。8.1 555集成定時器 555集成定時器是一種將模擬和數字電路集成于一體的電子器件,通過外加少量的阻容元件,能構成多種用途的電路。 555集成定時器的型號較多，但所有雙極型產品型號后的3位數字都是555，CMOS產品型號最后的4位數字都是7555。而且，它們的功能和外部引腳的排列完全相同。 為了提高集成度

2、,隨后又生產了雙定時器產品556（雙極型）和7556（CMOS型）。 8.1.1 555定時器的電路結構1.分壓器2.比較器3.RS鎖存器4.三極管放電開關5.輸出緩沖器組成：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQOUT5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD8.1.2 定時器的邏輯功能1）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 2）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 3）Vi11/3VCC當RD=1時：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD*Q的

3、高低確定TD 管是否導通。Vo=0Vo=1 Vo不變稱TH為高電平觸發(fā)端；TR低電平觸發(fā)端。555定時器功能表00導通10VCCVCC導通1VCCVCC不變不變11VCCVCC截止RDVi1(TH)Vi2(TR)VO(OUT)TD(放電管) 特點：555定時器能在很寬的電源電壓范圍內工作，并可承受較大的負載電流。雙極型555定時器的電源電壓范圍為516V，最大的負載電流達200mA。CMOS型7555定時器的電源電壓范圍為318V，但最大負載電流在4mA以下。 8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器(Schmitt Trigger)邏輯符號及電壓傳輸特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo同相

4、輸出施密特觸發(fā)電路VT+稱作為上觸發(fā)電平或正向閾值電壓;VT- 稱作為下觸發(fā)電平或負向閾值電壓;ViVo反相輸出施密特觸發(fā)電路VoVoHVoLVT-VT+Vi0特點：1）有兩個穩(wěn)定狀態(tài)VOH和VOL , 但穩(wěn)態(tài)要靠輸 入電平來維持； 2）具有滯回電壓傳輸特性.當輸入信號高于VT+ 時,電路處于一個穩(wěn)定狀態(tài); 當輸入信號低于VT-時, 電路處于另一個穩(wěn)定狀態(tài);當輸入信號處于兩觸發(fā)電平之間時,其輸出保持原狀態(tài)不變。8.2.1 用555定時器構成施密特觸發(fā)電路1. 電路組成Vo8462153555VCCViVoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRT

5、HCORDTDVi2.工作原理當Vi1/3VCC時, VO=VOH;2) 當1/3VCC Vi2/3VCC時, VO=VOL.首先分析輸入電壓Vi由0逐漸升高的過程VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVi4) 當1/3VCC Vi2/3VCC時, VO 保持,VO=VOL;5) 當ViVT+)的正觸發(fā)脈沖加到電路輸入端時, 電路狀態(tài)翻轉, Vo=VOL,進入暫穩(wěn)態(tài). 隨著對電容C的充電,VR按指數規(guī)律下降,當下降到略低于VT-時,電路狀態(tài)再次翻轉,返回到原來的穩(wěn)態(tài),輸出Vo=VOH.VitVRt00VOt0VT+twVT-

6、8.3.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 根據電路工作特性不同，集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路分為不可重復觸發(fā)和可重復觸發(fā)兩種。 (a) 不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作波形 (b) 可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作波形 1&1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表 A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 074121是不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路1不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 1&1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC兩種連接方法

7、：tw0.7RextCext2可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 74122是一種可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 74122功能表 74122的定時電阻、電容連接方式與74121相同，但輸出脈沖寬度tw為： tw0.32RCext 需要注意的是，74122是可重復的觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，只要在輸出脈沖結束之前，重新輸入觸發(fā)信號，就可以方便地延長輸出脈沖的持續(xù)時間。 8.3.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的應用1.脈沖整形ViV0tt001&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脈沖的延時1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&1RICXRXCX345910

8、1161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC3.脈沖的定時1&1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一個測頻的例子8.4 多諧振蕩器 能自行產生具有一定頻率和一定脈寬的矩形脈沖的電路. 多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài), 有兩個暫穩(wěn)態(tài). 且兩暫穩(wěn)態(tài)之間的相互轉換都不需要外加觸發(fā)信號, 而是靠電路本身完成的.8.4.1 用555定時器構成多諧振蕩器VoVCC+-U

9、C1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf R21.電路組成VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作原理占空比:正脈寬T1與周 期T之比T1R1+R2q= T=R1+2R2Q=0,TD截止,VCC R1 R2 C充電,VC按指數規(guī)律 上升;2) 當VC略大于2/3VCC，輸出Vo 由1轉換為0；

10、4) 當VC降至略低于1/3VCC，輸出Vo 由0轉換為1。3) Q=1,TD導通,CR2 TD放電， VC按指數規(guī)律下降； 555構成振蕩器電路簡單,頻率易于調節(jié)靈敏度較高; 上述電路占空比q=T1/T衡大于0.5,調節(jié)不方便. 555構成振蕩器頻率振蕩低(一般不超過幾百KHz),且頻率穩(wěn)定度不高. 3.電路特點4.改進電路VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比:T1R1q= T=R1+R2當R1=R2時, q=1/2當R1R2時, q1/2當R1R2時, q1/28.4.2 用施密特觸發(fā)電路構成多諧振蕩器VCt0VOt0 VT+ VT-T1T2VCVoCRViT=T1+T2=RCLnVDD-VT-VDD-VT+RCLn0-VT+0-VT-8.4.3 石英晶體多諧振蕩器 石英晶體多諧振蕩器的主要特點為頻率穩(wěn)定高，其振蕩頻率由石英晶體的固有振蕩頻率決定。11G1G2RffoVoC2C1電感性電容性電容性foXf石英晶體符號和阻抗頻率特性0Rf為反饋電阻,阻值為10100M,為G1提供偏置;C1為溫度校正電容