數字電子技術基礎第八章脈沖電路

8.2555定時器及其應用

8.4施密特觸發(fā)器

8.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

8.3多諧振蕩器重點:555定時器及其應用

8.1概述第8章脈沖電路高、低電平1、01.矩形脈沖的特性參數TT—脈沖周期UmUm—脈沖幅度0.5UmtWtW

—脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—上升時間tftf

—下降時間

8.1概述脈沖信號:是指一種持續(xù)時間極短的電壓或電流波形。2.獲得脈沖的方法：1）自激振蕩電路直接產生矩形脈沖。由多諧振蕩器來實現555定時器是構成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經濟又簡單實用的器件。2）將已有波形（正弦波、鋸齒波等）整形為矩形脈沖。由施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現555定時器是一種應用方便的中規(guī)模集成電路,只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器等。廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測等。8.2集成555定時器電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器復位輸入端(0)輸出緩沖反相器集電極開路輸出三極管TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G8.2.1555定時器的電路結構與工作原理

010TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G

如果懸空0101010110111保持保持工作原理

8.2.2555定時器的功能表不變不變1導通01截止11導通00××放電管T輸出(UO)復位()觸發(fā)輸入(UI2)閾值輸入(UI1)輸出輸

入8.2.3

555定時器的外引腳555123487651–接地端2–低位觸發(fā)置1端3

–輸出端4–低電平復位端5–電壓控制端6–高位觸發(fā)置0端7--開關(放電)端8--電源端“3入1出1開關”

是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號，就可以自動地產生出矩形脈沖。

沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。多諧振蕩器多諧振蕩器8.3多諧振蕩器主要內容:｛8.3.1由555定時器構成的多諧振蕩器8.3.3石英晶體振蕩器8.3.4多諧振蕩應用舉例8.3.2用門電路構成的多諧振蕩器主要內容:｛電路組成和工作原理參數的估算及占空比可調電路8.3.1由555定時器組成的多諧振蕩器

R1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL1.電路組成和工作原理

實驗室1+VCC865724TDuO3&&1&Q2.參數的估算1）C充電時間tw12）C放電時間tw2

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2T3）頻率f

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2TT=0.7（R1+2R2）C周期：頻率：占空比：4）占空比q3.占空比可調電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C實驗室8.3.2用門電路構成的多諧振蕩器工作原理：1.反相器靜態(tài)工作在轉折區(qū)（放大）;2.由兩個反相器和電容連接成正反饋電路.。電路的振蕩周期T=1.3RC

特點：頻率穩(wěn)定，精度高。1.符號和電抗的頻率特性電感性電容性fXf0O公元１９２２年美國卡第提出用石英壓電效應調制電磁振蕩的頻率。

巴黎廣播電臺首先用嚴濟慈制作的石英振蕩片實現了無線電播音中的穩(wěn)頻，隨后各國相繼采用，使無線廣播振蕩電磁回路穩(wěn)頻成為壓電晶體的最重要應用之一。

8.3.3石英晶體振蕩器2.石英晶體多諧振蕩器11C1R1R2C2uo工作原理：1.反相器靜態(tài)工作在轉折區(qū)（放大）;2.石英晶體X

=

0,回路構成正反饋;3.C1、

C2為耦合電容。電阻取值范圍：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M3.CMOS石英晶體多諧振蕩器放大器RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0電容三點式秒信號發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T’觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz為保證CMOS反相器靜態(tài)時工作在轉折區(qū)，偏置電阻RF

取值為:1.模擬聲響電路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo28.3.4多諧振蕩器應用舉例

2.數字計時器

實驗室3.防盜報警電路實驗室4.秒信號發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz例題1:電路如圖所示，其中RA=RB=10kΩ,C=0.1μF。1.在Uk為高電平期間，由555定時器構成的是什么電路?其輸出U0的頻率f0=?2.分析由JK觸發(fā)器FF1、FF2、FF3構成的計數器電路，要求：寫出驅動方程和狀態(tài)方程，畫出完整的狀態(tài)轉換圖；設Q3、Q2、Q1的初態(tài)為000，Uk所加正脈沖的寬度為Tw=5/f0，脈沖過后Q3、Q2、Q1將保持在哪個狀態(tài)？例題2:電路如圖所示，其中R1=47kΩ;R2=39kΩ,C=12μF。1.畫出Q0、Q1;的波形;2.求輸出波形Q2的頻率。

主要內容:｛用555定時器構成的施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器應用8.4施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）8.4.1用555定時器構成的施密特觸發(fā)器1.普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT–上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：2.電路組成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理

uItUOH

uOtUOLOO011010UCO外加UCO時,可改變閾值和回差電壓+VDDuO2uI上升時與2VCC/3比uI下降時與VCC/3比

uItUOH

uOtUOLOOuI上升時與2VCC/3比uI下降時與VCC/3比

VCC

84555

6

2

vI

vO

VIC

0.01mF

7

3

5

1

3.滯回特性及主要參數1)滯回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+uI增大時與上限閾值比特點:uI減小時與下限閾值比上限閾值電壓2)主要靜態(tài)參數回差電壓下限閾值電壓回差電壓UT=UT+–UT–8.4.2集成施密特觸發(fā)器1.CMOS集成施密特觸發(fā)器1）引出端功能圖CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B2）主要靜態(tài)參數CC40106、CC4093的主要靜態(tài)參數電參數名稱符號測試條件參數單位VDD最小值最大值上限閾值電壓UT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值電壓UT–510150.92.542.85.27.4V滯回電壓UT510150.31.21.61.63.45V2.TTL集成施密特觸發(fā)器（略）8.4.3施密特觸發(fā)器的應用1.接口與整形1）接口MOS或CMOS1把緩變輸入信號轉換為TTL系統要求的脈沖正弦波振蕩器12）整形輸入輸出UT+UT–2.閾值探測、脈沖展寬1）閾值探測輸入UT–UT+輸出2）脈沖展寬CAuOuIuA集電極開路輸出uIuAuOUT+UT–虛擬實驗室1uoCR3.用于波形的產生思考題:1.輸出波形的振蕩頻率如何計算?2.如由7號端輸出,輸出波形如何?8.5單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點:1.有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)；2.在外來觸發(fā)脈沖作用下,電路將從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)停留一段時間后,又返回到穩(wěn)定狀態(tài);3.暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間僅取決于電路的參數。主要內容:｛由555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用電路分析1.電路組成及工作原理RCuIuC1+VCC865724TDuO3&&1&Q8.5.1用555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–uOuIVCC0uC02VCC/3VCCuO2.主要參數輸出脈沖寬度

twtw8.5.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121非重觸發(fā)—只能在穩(wěn)態(tài)接受輸入信號。1）圖形符號1>1&TR–ATR–BTR+RintCextRICXRX/CXRext

/

Cext表示不屬于邏輯狀態(tài)連接下降沿觸發(fā)輸入上升沿觸發(fā)輸入非重復觸發(fā)外接定時電阻、電容VCC內接定時電阻引出端2）功能表輸入輸出注TR–ATR–BTR+QQ01

0101101010101保持穩(wěn)態(tài)11

111下降沿觸發(fā)0

0上升沿觸發(fā)3）主要參數輸出脈寬

tw:輸入觸發(fā)脈沖最小周期

Tmin

:周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比

q:2.可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122可重觸發(fā)—在暫穩(wěn)態(tài)期間,能夠接受新的觸發(fā)信號。1）圖形符號1TR–ATR–BTR+ARintCextRICXRX/CXRext

/

Cext&RTR+BRD直接復位可重復觸發(fā)2）功能表輸入輸出注RDTR–ATR–BTR+ATR+BQQL

HHLLLHLHLHLH復位保持穩(wěn)態(tài)HLHHL

H

HLHLHL

HH

LHH上升沿觸發(fā)HHHHHHHH

HHH下降沿觸發(fā)當定時電容C>1000pF時:8.5.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用1.觸摸定時控制開關

虛擬實驗室62158435557+6VRC0.01m2.脈搏測試儀虛擬實驗室3.延時1uIuO&uOuFuIuOtW4.定時選通uFuO5.整形uIuO第8章小結一、555定時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成各種脈沖產生、整形電路，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。55512348765雙極型(TTL)電源:4.516V單極型(CMOS)電源:318V帶負載能力強62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，