數(shù)電07脈沖波形的變換與產(chǎn)生課件

1、7.1 概 述1、單元電路類型: (1)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時、延時，消除噪聲 (2)施密特觸發(fā)器濾波整形，波形變換 (3)多諧振蕩器產(chǎn)生(chnshng)矩形波，時鐘脈沖波 (4)555定時器多用途器件2、電路結(jié)構(gòu)特點： (1)含有開關(guān)(kigun)元件各種門電路產(chǎn)生高低電平 (2)含有儲能元件阻容延時元件等3、電路工作特點： 開關(guān)(kigun)元件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換導(dǎo)致電路的過渡過程4、分析方法: 波形圖分析法第一頁，共九十二頁。1數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生1、門坎(mnkn)電平（閾值電壓)：VTHTTL與非門 一般而言，開門電平(VON)和關(guān)門電平(VOFF)不相等。為分析方便(fngbin)

2、，將其理想化處理，引入門坎電平（或閾值電平）的概念，記為VTH。TTL與非門或反相器的電壓傳輸(chun sh)特性為：TTL與非門的VTH=1.4V；預(yù)備知識：開門電平VON：使與非門開通的輸入高電平的最小值。關(guān)門電平VOFF：使與非門關(guān)閉的輸入低電平的最大值。輸出高電平（邏輯1） 與非門關(guān)閉輸出低電平（邏輯0） 與非門開通第二頁，共九十二頁。2數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOvOvIVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器CMOS反相器的VTH= VDD /2。 同樣，CMOS反相器也有門坎(mnkn)電平或（閾值電壓)：VTH第三頁，共

3、九十二頁。3數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生2、 TTL與非門的關(guān)門電阻(dinz)和開門電阻:&RvIvO 輸入(shr)端懸空，相當(dāng)于接邏輯高電平； 輸入端經(jīng)電阻(dinz)接電源電壓，相當(dāng)于接邏輯高電平； 輸入端經(jīng)電阻接地，輸入端的電平與電阻阻值大小有關(guān)。RvI1.0VROFF1.4VRON輸出高電平 與非門關(guān)閉輸出低電平 與非門開通第四頁，共九十二頁。4數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生ROFF=0.85k RON=2. 5k RRON與非門開通(kitng)，輸出低電平。關(guān)門(gunmn)電阻開門電阻 而對于CMOS門電路而言： (1)輸入端不許懸空； (2)輸入端經(jīng)電阻接電源時，與接

4、邏輯高電平等效； (3)輸入端經(jīng)電阻接地時，與接邏輯低電平等效。74LS系列：RON=9k第五頁，共九十二頁。5數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生3、TTL與非門的輸出(shch)等效電路：&輸出(shch)為高電平（與非門關(guān)閉）時：3.6VRo100 vOH輸出(shch)為低電平（與非門開通）時：0.3VvOL輸出電阻第六頁，共九十二頁。6數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生4、 電容(dinrng)的儲能作用： (1)電容(dinrng)具有儲能作用，當(dāng)兩端電壓增大時，儲存電場能；當(dāng)兩端電壓減小時，釋放電場能。 (2)微分電路： (3)積分電路：CRvIvdvc+ 電容(dinrng)上的電壓

5、不能突變。換路定律：vC(0+)=vC(0-)CRvIvc+ 穩(wěn)態(tài)時，電容相當(dāng)于開路。第七頁，共九十二頁。7數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1) 電路有一個穩(wěn)態(tài)、一個暫穩(wěn)態(tài); 2) 在外加(wiji)觸發(fā)信號的作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)； 3) 經(jīng)過一段時間，電路將自動由暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)； 4)暫態(tài)的持續(xù)時間只取決于電路參數(shù)，而與所加觸發(fā)信號的寬度無關(guān)。與基本(jbn)RS觸發(fā)器區(qū)別！單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(tdin)：注意:后者為雙穩(wěn)態(tài)電路第八頁，共九十二頁。8數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.2.1 用CMOS門電路組成(z chn)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩個(lin )與

6、非門(或非門)+RC微分電路構(gòu)成1、電路(dinl)組成：注意與P223 圖7-2-1的不同：輸入端未加微分電路vI2vI2與作業(yè)7.2.1類似與基本RS鎖存器有何不同？輸入為窄脈沖，輸出為寬脈沖一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器&vO1vOG2G1vIRC11vO1vOG2G1vIVDDRC第九頁，共九十二頁。9數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1vI2vO(1) vI未加單正脈沖(michng) vI =0穩(wěn)態(tài)時C開路(kil)vI2=1 vO=00V01012、或非門組成(z chn)的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理電容兩端電壓相等， vC=0V電路處于穩(wěn)態(tài)11vO1vOG2G1vIVDDvI2

7、RC+vO1=VDD第十頁，共九十二頁。10數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2(2) vI加觸發(fā)單正脈沖(michng),電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài);vO1=0，電容(dinrng)電壓不能突變vI2下跳變 vO=1vCvO=1 vO1=0vO=1形成正反饋，即使(jsh)vI正脈沖消失，輸出仍能維持自鎖。010此狀態(tài)能否一直保持下去？+第十一頁，共九十二頁。11數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2(3) VDD經(jīng)R向電容C充電(chng din)，vI2逐漸升高；0VTH(4)當(dāng)vI2閾值電壓V

8、th時，電路狀態(tài)將發(fā)生(fshng)突變：+第十二頁，共九十二頁。12數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1vI2vO11vO1vOG2G1vIVDDvI2VDD+VTHVDD+vO由1變0vO1=1(注意(zh y)：此時vI的正脈沖已撤消)電容電壓不能突變(tbin)vC=Vth vI2上升到VDD+Vth如果G2是CMOS門，由于保護(hù)二極管的鉗位作用 vI2只能(zh nn)上升到VDD+VTHVth0001暫態(tài)過程結(jié)束+第十三頁，共九十二頁。13數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生11vO1vOG2G1vIVDDvI2VTH+VDD+VDD+VTHvIvO1vI2vO(5) 恢復(fù)(hu

9、f)過程:電路(dinl)返回穩(wěn)態(tài): vI=0 vI2= VDD vO=0 vO1=1電容(dinrng)放電，vC恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值 ;等待下一次觸發(fā)特點: 輸入窄脈沖， 輸出寬脈沖。第十四頁，共九十二頁。14數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(1)輸出(shch)脈沖寬度tWVDD+VTHvI2vOVTHVDD+11vO1vOG2G1vIVDDvI20tWtW=0.7RC 只取決于電路參數(shù)，與輸入脈沖寬度無關(guān)(wgun)。調(diào)節(jié)R或C，可改變tW寬度。tW+3、主要參數(shù)計算(j sun)： 根據(jù)RC電路瞬態(tài)分析的三要素法：RVTH=VDD/2第十五頁，共九十二頁。15數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生

10、(2)恢復(fù)(huf)時間tre0tre 一般認(rèn)為經(jīng)過(35)RC時間(shjin)，電容已經(jīng)放電完畢，即：(3)最大工作頻率： 則，觸發(fā)脈沖的間隔(jin g)(周期)最小不能小于tw+tre， 即：Tmintw+treVDD+VTHvRvOVTHVDD+tWtre=(35)RC第十六頁，共九十二頁。16數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生4、討論(toln)：11vO1vOG2G1vIVDDvI2RCCdvIvdRd (3)與非門組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負(fù)窄脈沖(michng)觸發(fā)，輸出負(fù)寬脈沖(michng)！ (4)用TTL與非門組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，考慮到輸入(shr)電流，則應(yīng)R R

11、off，而Rd Ron。CMOS門組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中R、 Rd 不受此限制。 (1)為保證觸發(fā)脈沖為窄脈沖，輸入端加RC微分電路 (2)為避免在瞬態(tài)結(jié)束瞬間vI2上跳變時損壞CMOS門，在器件內(nèi)部有二極管保護(hù)電路。第十七頁，共九十二頁。17數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生二、 積分(jfn)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作(gngzu)原理：1) 穩(wěn)態(tài)： vI=0，未加觸發(fā)(chf)正脈沖G1、G2封鎖,vO1=vO=1；2) vI加觸發(fā)正脈沖,電路由穩(wěn)態(tài)變?yōu)闀簯B(tài)： vI G1開啟,vO1由1 0vc=1不能突變，G2全1出0， 即vO由1 0兩個與非門+RC積分電路011100vIvOG1G2vcvO1

12、1&RvO1經(jīng)R向C充電至vc=vO1=1第十八頁，共九十二頁。18數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvOG1G2vcvO11&R1003) vc經(jīng)R和導(dǎo)通G1放電，電路自動(zdng)返回穩(wěn)態(tài)。vc vth時G2封鎖vO由0 1即使 vI正脈沖仍存在4) 恢復(fù)(huf)過程vI下跳變 G1封鎖(fn su),vO1由0 1，vO1又經(jīng)R向C充電，經(jīng)3RC后， vc=1 穩(wěn)態(tài)vth11第十九頁，共九十二頁。19數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1vcvO穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)電容放電輸出翻轉(zhuǎn)輸入消失(xiosh)電容充電恢復(fù)穩(wěn)態(tài)tI波形圖tWvIvOG1G2vcvO1&1特點(tdin): 輸入寬

13、脈沖， 輸出窄脈沖。1 23 4 5 6 7 第二十頁，共九十二頁。20數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生輸出脈沖寬度tW取決于電容從vOH=3.6v放電至閾值電平(din pn)1.4V的過渡時間。vO1vcvO2123 4 5 6 7 tWtpitWRO=100 TTL與非門的輸出電阻vIvOG1G2vcvO11&RC第二十一頁，共九十二頁。21數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(1)電路中無反饋電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程(guchng)較慢輸出波形上升沿較差，(2)電路要正常工作必須(bx)tpi tW 適用于寬脈沖觸發(fā)的電路。vIvOG1G2vcvO11&RC兩點說明(shumng)：為此，后面再加

14、一級整形電路。觸發(fā)脈沖最小周期 Tmin5RC vO1vcvO123 4 5 6 7 tWtpitW第二十二頁，共九十二頁。22數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：寬脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖寬度要求tpitW，尖峰脈沖干擾不會引起誤動作抗干擾能力較強(qiáng)。但是由于沒有正反饋，輸出波形(b xn)的邊沿不理想。微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：窄脈沖觸發(fā)，容易引起誤動作；電路(dinl)中有正反饋，所以輸出的邊沿比較好。兩種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器比較(bjio)：第二十三頁，共九十二頁。23數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生分為可重復(fù)觸發(fā)(chf)和不可重復(fù)觸發(fā)兩類。不可重復(fù)觸發(fā)型電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)(被觸發(fā)狀態(tài)(zhu

15、ngti)時，不受觸發(fā)輸入影響，只有返回穩(wěn)態(tài)后才可以被再次觸發(fā)?？芍貜?fù)觸發(fā)型電路在暫穩(wěn)態(tài)中仍然可以接受輸入，可以被重復(fù)觸發(fā)，每觸發(fā)一次，電路暫穩(wěn)態(tài)會繼續(xù)保持tW。不可重復(fù)(chngf)觸發(fā)tWtWtWtW可重復(fù)觸發(fā)t（74121、74221、74LS221）（74122、74123、74LS122）7.2.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第二十四頁，共九十二頁。24數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生 1、 不可(bk)重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121觸發(fā)(chf)信號控制電路微分(wi fn)型單穩(wěn)觸發(fā)器定時元件的連接：Rext：外接電阻或采用內(nèi)部電阻Cext：外接電容輸出緩沖電路(1)電路結(jié)構(gòu)：第二

16、十五頁，共九十二頁。25數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生Rext/Cext, Rint外接電阻(dinz)/外接電容,內(nèi)接電阻引腳QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint741211234567141312111098A1、A2、B觸發(fā)(chf)輸入Q、Q 輸出74121功能表 HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL不可觸發(fā)下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)(2)引腳圖和功能表第二十六頁，共九十二頁。26數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(3)工作(gngzu)波形：A1A2=0B有上升(shngshng)沿B=1, A1A2=1且A2有下降(xijing

17、)沿B=1, A1A2=1且A1有下降沿第二十七頁，共九十二頁。27數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生外接電容(dinrng)接在10，11引腳(Cext, Rext/Cext)之間，如果C有極性，正極接10腳(Cext)若使用(shyng)內(nèi)部電阻(2k)，把9引腳(Rint)接VCC若使用外部電阻(1.440k)，電阻兩端分別接11,14腳(Rext,VCC)輸出脈沖(michng)寬度tw=0.7RC(4)連接電路：外接電阻內(nèi)部電阻+第二十八頁，共九十二頁。28數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.2.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用(yngyng)1、定時(dn sh)利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出一定寬度的

18、脈沖，控制其它電路，使之在tW時間內(nèi)動作或不動作。用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制脈沖的定時(dn sh)通過&單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvAvBvOvAvIvBvOtW第二十九頁，共九十二頁。29數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生 vO的上升沿相對(xingdu)于vI的上升沿延遲了tW1的時間，其寬度由R1、C1決定！2、延時將輸入(shr)信號延遲一定時間之后輸出。第三十頁，共九十二頁。30數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生3、消除噪聲(zoshng)電路(脈寬鑒別電路)只要設(shè)置(shzh)tW，使之小于有用信號寬度，而大于噪聲寬度。對有用信號，在輸入仍保持階段，CP有上升沿，可以輸出信號；對干擾，在CP上升沿到來

19、時，已經(jīng)消失(xiosh)，所以被消掉。VCCA1A2BCext Rext/CextQ1DRC1vIvO74121(1) vI =0D=0，R=0，觸發(fā)器清零;(2) vI =1 D=1，R=1， CP無上升沿，觸發(fā)器輸出不變;(3) vI =1 D=1，R=1， CP上升沿，觸發(fā)器輸出1。vIQvOD觸發(fā)器：D、R接vI；CP接Q干擾脈沖tW干擾脈沖第三十一頁，共九十二頁。31數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.3 施密特觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)態(tài)；電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換與維持均依賴于外加(wiji)觸 發(fā)電平，輸入電壓在某一點上會導(dǎo)致輸出 電壓的突變；輸入信號電壓上升和下降對應(yīng)的閾值電 壓不同。VT+VT

20、-vIvOvIvOVT+VT-輸入信號為上升(shngshng)趨勢的電壓，對應(yīng)閾值電壓VT+輸入信號為下降趨勢的電壓，對應(yīng)閾值電壓VT-電壓傳輸特性(txng)具有滯回特性(txng)：VT+VT-VT=稱為回差電路特點：第三十二頁，共九十二頁。32數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvOVT+VT-1vIvO1vIvO邏輯(lu j)符號VT+VT-vIvO邏輯(lu j)符號電壓(diny)傳輸特性電壓傳輸特性同相輸出反相輸出施密特觸發(fā)器邏輯符號第三十三頁，共九十二頁。33數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.3.1 門電路組成(z chn)的施密特觸發(fā)器 1、電路(dinl)組成：圖7-

21、3-2CMOS反相器組成的施密特觸發(fā)器G1、G2：CMOS反相器；設(shè)閾值電壓Vth=VDD/2vIvOvO1vI1R1R211G1G2顯然, G1門的輸入vI1決定著電路(dinl)的狀態(tài)。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的臨界時刻為vI1 = Vth根據(jù)疊加原理有第三十四頁，共九十二頁。34數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(1)當(dāng)vI=0V時 G1門截止(jizh)， G2門導(dǎo)通 vO=0V。設(shè)輸入(shr)為三角波由此求得正閾值電壓VT+2、工作(gngzu)原理：tvIVTHVT+VT+VTHvI1=vI從0V逐漸,只要vI1 VTH，即vI VT+時，vO=0V不變。tvOvIvOvO1vI1R1R211G1

22、G2vI從0V逐漸,當(dāng)vI上升到使vI1=VTH時第三十五頁，共九十二頁。35數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生tvIVTHVT+tvO(2) vI繼續(xù)(jx),當(dāng)使vI1 Vth時， 電路發(fā)生如下正反饋過程：vI1 vo1 vo 電路狀態(tài)很快轉(zhuǎn)換(zhunhun)為vo VDD ，由此負(fù)閾值電壓VT-vO=VDDVT-VTHVT-(3) vI，到達(dá)(dod)最大值后，只要vIVT-，vO保持VDD不變。vIvOvO1vI1R1R211G1G2第三十六頁，共九十二頁。36數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生tvIVTHVT+tvOVT-(4) vI繼續(xù)，當(dāng)vIVT-時，電路發(fā)生(fshng)如下正反

23、饋過程：vI1 vo1 vo 電路狀態(tài)很快轉(zhuǎn)換(zhunhun)為vo= 0V 。(5) vI ，到達(dá)最小值后上升(shngshng)，只要vI vth電容反向(fn xin)充電vA下降在vR vth時，vo不翻轉(zhuǎn)(fn zhun)。vo=0vo1=1vo2=0vR vthvC經(jīng)R放電(或vo1向C反向充電)vA0tvo0tvo20tvo10tvRVth111RRSCAvovo1vo2vR第一暫態(tài)第五十四頁，共九十二頁。54數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(2)當(dāng)vRvth時，vo翻轉(zhuǎn)(fn zhun)vo1、vo2也隨著一起翻轉(zhuǎn)。注意: 由于(yuy)電容電壓不能突變,當(dāng)vo1 發(fā)生下跳變

24、時,vR下跳變同樣的值。V111RRSCAvovo1vo2vR0tvo0tvo20tvo10tvRVth第五十五頁，共九十二頁。55數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生只要(zhyo)vRvth，vo就不翻轉(zhuǎn)。(3)由于(yuy)vo1R，忽略(hl)與非門輸出電阻，且VOL0 ，則有第五十九頁，共九十二頁。59數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.4.2 施密特觸發(fā)器構(gòu)成(guchng)的的多諧振蕩器vItvOtVT+VT-T1T21vIvORCTT= T1+T2=振蕩周期第六十頁，共九十二頁。60數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生1、石英晶體的電路(dinl)符號和選頻特性電路符號 電抗(dink

25、ng)頻率特性 fXf0電感性電容性電容性當(dāng) f = f0 時,電抗(dinkng) X = 07.4.3 石英晶體振蕩器（了解）具有極高的等效品質(zhì)因數(shù)Q 選頻特性極高 頻率穩(wěn)定度極高頻率穩(wěn)定度( f0/ f0)可達(dá)10-1010-11。第六十一頁，共九十二頁。61數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.5 555定時器及其應(yīng)用(yngyng)預(yù)備知識(zh shi)：電壓比較器模擬電子中有詳述電壓比較(bjio)器是運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用（開環(huán)）運(yùn)算放大器是一種高輸入阻抗、低輸出阻抗、高增益、低漂移的直耦式多級放大器。C+vI+vI-vO符號同相輸入端反相輸入端當(dāng)vI+ vI-時，vO= +VO

26、max輸出為邏輯1；當(dāng)vI+V-輸出1V-V+輸出0門控放電管：受Q控制的放電開關(guān)RD輸出緩沖級：提高帶負(fù)載能力，隔離負(fù)載的影響RS控制(kngzh)電壓閾值(y zh)輸入觸發(fā)(chf)輸入放電端復(fù)位端電源接地輸出端1、電路結(jié)構(gòu):芯片有八個管腳閾值輸入觸發(fā)輸入控制電壓放電端輸出端復(fù)位端電源接地第六十三頁，共九十二頁。63數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(4)vI12/3VCC;vI21/3VCCR=0,S=0Q=1vO=1，TD截止(jizh);(2)vI11/3VCCR=1,S=1Q保持(boch)vO保持，TD保持;(3)vI12/3VCC;vI22/3VCC;vI21/3VCC R=0

27、,S=1Q=0 vO=0，TD導(dǎo)通2、工作原理RD=0時，TD導(dǎo)通，vO=0RD1/3VCC2/3VCC設(shè)RD=1、VCO懸空，由于三個電阻的分壓關(guān)系，RS第六十四頁，共九十二頁。64數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生輸 入輸 出RDvI1vI2vOTD狀態(tài)0低電平導(dǎo)通1低電平導(dǎo)通1不變不變1高電平截止1高電平截止555 定時器的功能表則電路相應(yīng)的所有(suyu)閾值都發(fā)生變化。思考：RD=1時，若加控制電壓(diny)VCO，如何？閾值(y zh)輸入觸發(fā)輸入R=0S=1R=1S=0R=1S=1R=0S=0第六十五頁，共九十二頁。65數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生則電路相應(yīng)(xingyng)

28、的所有閾值都發(fā)生變化。思考：RD=1時，若加控制電壓(diny)VCO，如何？vI1=VCOvI2=1/2VCO如作業(yè)(zuy)7.5.4第六十六頁，共九十二頁。66數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生(1)用555定時器構(gòu)成(guchng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器vIvOVCCRCvC0.01uF12348765電路組成：觸發(fā)信號從觸發(fā)輸入端vI2 (2) 輸入，將放電端(7)與閾值輸入端(6)vI1相連(xin lin)，同時對電源和對地分別接入R和C。3、555定時器的應(yīng)用(yngyng)VCCvIRCQ第六十七頁，共九十二頁。67數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvOVCCRCvC0.01uF123

29、48765a.電路(dinl)的穩(wěn)態(tài):vc=0，vo=0， R=S=1vI=1(未加觸發(fā)(chf)負(fù)脈沖)：1）vO=0， TD導(dǎo)通，vC迅速(xn s)放電至0V， R=S=1 vO保持低電平不變 2）vO=1，TD截止，VCC經(jīng)R向C充電，當(dāng)vC2/3 VCC時，R=0，S=1 vO=0VTD導(dǎo)通， vC迅速放電至0V R=S=1 vO保持低電平不變 。b. vI加觸發(fā)負(fù)脈沖，電路翻轉(zhuǎn)為暫態(tài)： vI下跳變，當(dāng)vI 1/3 VCC時，S=0，R=1 Q=1, vO跳變?yōu)楦唠娖剑c此同時， TD截止，電容被充電 。(1)555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器VCCvIRCQ第六十八頁，共九十二頁。68數(shù)電-0

30、7-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvOVCCRCvC0.01uF12348765c. 當(dāng)C充電至2/3VCC時， R=0。如輸入端觸發(fā)負(fù)脈沖已消失，即S=1 Q=0，于是vO跳變?yōu)榈碗娖?，同時TD導(dǎo)通，電容迅速(xn s)放電至0V，電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。(1)用555定時器構(gòu)成(guchng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器VCCvIRCQ第六十九頁，共九十二頁。69數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生波形圖：vItvCtVTHVCCvOttW該觸發(fā)器是不可(bk)重復(fù)觸發(fā)型因為觸發(fā)器回0的唯一(wi y)條件是vC上升至2/3VCC時，R=0。(1)用555定時器構(gòu)成(guchng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第七十頁，共九十二頁。70數(shù)電

31、-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生在暫態(tài)過程中，即使vI有新的負(fù)脈沖，vo仍保持(boch)為1，電路狀態(tài)不變，直至?xí)簯B(tài)結(jié)束。2/3VCCRvCvI(S)vOVCCtttt另外注意(zh y)：此單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為窄脈沖觸發(fā)！VCCvI第七十一頁，共九十二頁。71數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生VTHvCvOVCCtW暫態(tài)持續(xù)時間tW：由過渡(gud)過程三要素法求得tW對應(yīng)(duyng)vC從0V充電到2/3VCC所需的時間第七十二頁，共九十二頁。72數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生可重復(fù)(chngf)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加一個(y )PNP型放電管T，其e極接6、7腳，c極接地，b極接vI，VCCvI

32、vORCvC0.01uF12348765T使vC多了一個(y )放電途徑，當(dāng)vI為0時，T導(dǎo)通， vC放電。起什么作用？第七十三頁，共九十二頁。73數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生觸發(fā)(chf)過程：觸發(fā)(chf)脈沖vI下跳變，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，T導(dǎo)通，C放電。S=0， 此時R=1 Q=1, vO跳變?yōu)楦咂?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；與此同時， TD截止，可重復(fù)(chngf)觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器2/3VCCVCCtWtWvI上跳變，電容充電。 (3)若在C未充電到2/3VCC時，輸入端又有觸發(fā)脈沖，則電容通過T放電，在負(fù)脈沖消失后再次充電暫穩(wěn)態(tài)一直持續(xù)到兩個觸發(fā)脈沖的間隔大于tW, C充電至2/3VCC時為止。(

33、2)當(dāng)C充電至2/3VCC時，R=0，并S=1 Q=0，于是vO跳變?yōu)榈碗娖?，同時TD導(dǎo)通，電容迅速放電至0V，電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。RvCvI(S)vO第七十四頁，共九十二頁。74數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2(2)構(gòu)成(guchng)多諧振蕩器:a.電源合閘，VCC經(jīng)R1、 R2向C充電， vC增大(zn d)，在vC2/3 VCC時， vO=1，放電管TD截止；b. vC繼續(xù)(jx)增大，當(dāng)vC2/3 VCC時， vO=0，放電管TD導(dǎo)通；c. vC經(jīng)R2 和放電管TD放電， vC下降，當(dāng)vC1/3 VCC時， vO=1，放電管TD又截止；

34、d. VCC又經(jīng)R1、 R2向C充電， vC增大周而復(fù)始，vO輸出矩形波。RS第七十五頁，共九十二頁。75數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生VT+VT-vCvOtPLtPH占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH) * 100%=(R2+R1)/(2R2+R1) * 100%VCC經(jīng)R1 、R2向C充電(chng din)VC經(jīng)R2和放電管TD放電(fng din)可見(kjin)占空比只與電阻有關(guān)系第七十六頁，共九十二頁。76數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB充電(chng din)路徑：tPH=RACln2放電(fng din)路徑

35、：tPL=RBCln2占空比：q(%)=tPH/(tPL+tPH) * 100%=RA/(RA+RB) * 100%占空比可調(diào)的方波發(fā)生器 利用D單向(dn xin)導(dǎo)電特性，將充、放電回路分開，再加上電位器調(diào)節(jié)，便構(gòu)成了占空比可調(diào)的多諧振蕩器第七十七頁，共九十二頁。77數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生a. vI1/3VCC時，C1輸出(shch)高電平，C2輸出低電平，vO=1c. 1/3VCC vI2/3VCC時，C1輸出低電平，C2輸出高電平，vO=0RS第七十八頁，共九十二頁。78數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生如果(rgu)vI從小變大，vI1/3VCCvO=11/3VCC vI2/

36、3VCCvO=0如果(rgu)vI從大變小，vI2/3VCCvO=01/3VCCvI2/3VCCvO=0 vI1/3VCCvO=1設(shè)vI輸入(shr)為三角波vIvOVCC12348765VCOVCC1vO1VT+=2/3VCC; VT-=1/3VCC反相輸出的施密特觸發(fā)器RS 若在5引腳上加控制電壓，可以改變VT+,VT-。第七十九頁，共九十二頁。79數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生vIvO1電壓傳輸(chun sh)特性：VT+VT-vIvOVCC12348765VCOVCC1vO1RSvO=0時，vO1=0V ；vO=1時，vO1=VCC1。 第八十頁，共九十二頁。80數(shù)電-07-脈沖波

37、形的變換與產(chǎn)生tvOVT+2/3 VCCVT-1/3 VCCvIt波形圖三角(snjio)波矩形(jxng)波波形(b xn)變換第八十一頁，共九十二頁。81數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生 (1)多諧振蕩器產(chǎn)生矩形波，時鐘脈沖波 (2)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時、延時，消除噪聲 (3)施密特觸發(fā)器濾波整形，波形(b xn)變換 (4)555定時器多用途器件小 結(jié)end第八十二頁，共九十二頁。82數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生作業(yè)(zuy)1:P246(1) 7.2.1 , 7.2.3(只定性(dng xng)畫出波形圖)(2) 7.4.1, 7.4.2 (均只定性(dng xng)畫出波形圖) (3) 7.5.4, 7.5.7 , 7.5.10 , 7.5.11 提示：此為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，穩(wěn)態(tài)是vI=0。作業(yè)2:P248作業(yè)3:P250第八十三頁，共九十二頁。83數(shù)電-07-脈沖波形的變換與產(chǎn)生7.5.4用555定時器接成如圖所示電路，試求：（1）當(dāng)VCC=12V，而且沒有(mi yu)外接控制電壓時，VT+、VT- 及VT的值；（2）當(dāng)VCC=9V，外接控制電壓VCO=5V時，VT+、VT-、VT各