wg10電子技術(shù)基礎(chǔ)

掌握脈沖波形的主要參數(shù)及常見脈沖波形；了解非門組成的多諧振蕩器的電路方式和任務(wù)原理；會(huì)用集成門電路搭接多諧振蕩器；了解石英晶體多諧振蕩器電路的構(gòu)成；掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的任務(wù)特點(diǎn)；熟習(xí)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能及其運(yùn)用；掌握施密特觸發(fā)器的任務(wù)特點(diǎn)；熟習(xí)集成施密特觸發(fā)器的功能及其運(yùn)用；會(huì)測試集成施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)。10.1.1脈沖的根本概念一、脈沖的概念脈沖是指一種瞬間突變、繼續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流信號。它可以是周期性變化的，也可以是非周期性的或單次的。如下圖電路是一個(gè)簡單的矩形脈沖波信號發(fā)生器，反復(fù)接通和斷開開關(guān)S，在電阻上得到的輸出電壓，就是一串矩形脈沖波。波形如下圖。10.1.1脈沖的根本概念二、常見的幾種脈沖波形脈沖信號種類繁多，常見的脈沖波形有矩形波、鋸齒波、尖峰波、梯形波、階梯波等，如下圖。數(shù)字電路中用到的脈沖波形通常為矩形波。10.1.1脈沖的根本概念三、矩形脈沖波的參數(shù)1.脈沖幅值脈沖從起始值到最大值之間的變化量，表征脈沖信號強(qiáng)弱的參數(shù)。2.脈沖上升時(shí)間脈沖從起始值開場突變的一邊稱脈沖前沿。脈沖前沿從0.1上升到0.9所需的時(shí)間稱上升時(shí)間。值越小，脈沖前沿越陡直，波形越接近理想的脈沖波形。3.脈沖下降時(shí)間脈沖從峰值躍變到起始值的一邊稱脈沖后沿。脈沖后沿從0.9下降到0.1所需的時(shí)間稱下降時(shí)間。值越小，脈沖后沿越陡直。4.脈沖寬度在0.5處從一個(gè)脈沖的前沿到后沿之間的時(shí)間稱脈沖寬度。越大，脈沖出現(xiàn)后繼續(xù)時(shí)間越長。6.占空比脈沖寬度與脈沖周期之比稱占空比即。占空比為50%的矩形波即為方波。5.脈沖周期周期性反復(fù)的脈沖，兩個(gè)相鄰脈沖前沿〔或后沿〕之間的時(shí)間間隔稱脈沖周期。其倒數(shù)為脈沖的頻率，。各參數(shù)如下圖。10.1.2多諧振蕩器一、集成門電路組成的多諧振蕩器1.電路組成如下圖是一個(gè)常用的非門電路多諧振蕩器，圖中兩個(gè)非門接成RC耦合正反響電路，使之產(chǎn)生振蕩。RC的另一個(gè)重要作用是組成定時(shí)電路，決議多諧振蕩器的振蕩頻率和脈沖寬度。多諧振蕩器圖形符號常用的非門電路多諧振蕩器10.1.2多諧振蕩器一、集成門電路組成的多諧振蕩器2.振蕩周期的估算矩形脈沖的周期是由電容充、放電時(shí)間決議，可按下式估算

在實(shí)踐運(yùn)用中，常經(jīng)過互換電容C的容量來粗調(diào)振蕩周期，經(jīng)過改動(dòng)電阻R的值來細(xì)調(diào)振蕩周期，使電路的振蕩頻率到達(dá)要求。用RC作為定時(shí)元件和非門電路組成的多諧振蕩器有多種電路方式。如下圖。兩個(gè)非門和兩個(gè)RC電路的多諧振蕩器三個(gè)非門和兩個(gè)RC電路的環(huán)形多諧振蕩器10.1.2多諧振蕩器二、石英晶體多諧振蕩器在多諧振蕩器中接入石英晶體，就可以構(gòu)成石英晶體多諧振蕩器。如下圖。當(dāng)信號頻率與石英晶體固有的諧振頻率相等時(shí)，它的阻抗為0，使該信號容易經(jīng)過，構(gòu)成正反響，產(chǎn)生振蕩。而對其他頻率，石英晶體呈現(xiàn)高阻抗，正反響的途徑被切斷，不能起振。因此，振蕩器輸出矩形波的頻率就等于石英晶體的諧振頻率，與電路其他元件參數(shù)無關(guān)。石英晶體的溫度系數(shù)很小，振蕩頻率穩(wěn)定，常用于電子設(shè)備的基準(zhǔn)時(shí)間信號。石英晶體10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是指有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的波形變換電路。它的任務(wù)特性具有如下顯著特點(diǎn)：第一、它有一個(gè)穩(wěn)定形狀和一個(gè)暫穩(wěn)定形狀。假設(shè)無外界觸發(fā)脈沖作用，電路將一直堅(jiān)持穩(wěn)定形狀。第二、在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間以后，再自動(dòng)前往穩(wěn)態(tài)。第三、暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短通常都是靠RC電路的充、放電過程來維持的。與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可反復(fù)觸發(fā)型的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，再參與觸發(fā)脈沖，電路的輸出脈沖寬度不受其影響，仍由電路中的R、C參數(shù)確定，必需在暫穩(wěn)態(tài)終了以后，它才干接納下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。不可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的圖形符號和任務(wù)波形。如下圖。10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.引腳陳列及邏輯符號，TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS21的引腳陳列和邏輯符號如下圖。10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.邏輯功能1)制止觸發(fā)形狀當(dāng)B為高電平，中有一個(gè)輸入為低電平常，電路為制止觸發(fā)形狀，端維持0。當(dāng)B為低電平常，電路為制止觸發(fā)形狀，端維持0。當(dāng)兩個(gè)輸入全為高電平常，電路為制止觸發(fā)形狀，端維持0。2)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能當(dāng)B為高電平，中有一個(gè)或兩個(gè)產(chǎn)生由1到0的負(fù)跳變時(shí)，端有正脈沖輸出。當(dāng)兩個(gè)輸入中有一個(gè)或兩個(gè)為低電平，B產(chǎn)生由0到1的正跳變時(shí)，端有正脈沖輸出。功能表如下圖。10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可反復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路被觸發(fā)而進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，假設(shè)再次參與觸發(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)寬度。它的輸出脈沖脈寬度可根據(jù)觸發(fā)脈沖的輸入情況的不同而改動(dòng)?？煞磸?fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的圖形符號和任務(wù)波形。所圖所示。10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.引腳陳列及邏輯符號，TTL集成可反復(fù)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123的引腳陳列和邏輯符號，如下圖。二、可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.1.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、可反復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.邏輯功能1)復(fù)位清0當(dāng)時(shí)，不論其他輸入端為何種形狀，輸出端立刻為0。故的清0功能具有最高優(yōu)先級。運(yùn)用其他輸入引腳功能時(shí)，必需置1。功能表如下圖。2)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能當(dāng)，由0到1正跳變時(shí)，端有正脈沖輸出。當(dāng)，由1到0負(fù)跳變時(shí)，端有正脈沖輸出。當(dāng)，由0到1正跳變時(shí)，端也有正脈沖輸出。3〕制止觸發(fā)在或時(shí)，電路處制止觸發(fā)形狀〔即穩(wěn)定形狀〕，維持0。10.1.4施密特觸發(fā)器一、施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)與任務(wù)波形反相輸出施密特觸發(fā)器同相輸出施密特觸發(fā)器1.主要參數(shù)〔1〕上限觸發(fā)電壓(正向閾值電壓)上升過程中，輸出電壓產(chǎn)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值?！?〕下限觸發(fā)電壓〔負(fù)向閾值電壓〕下降過程中，輸出電壓產(chǎn)生跳變所對應(yīng)的輸入電壓值?！?〕回差電壓?；夭铍妷涸酱?，施密特觸發(fā)器的抗干擾性越強(qiáng)。2.任務(wù)波形如下圖，當(dāng)輸入三角波時(shí)，根據(jù)施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，可得到對應(yīng)施密特觸發(fā)器的輸出波形。10.1.4施密特觸發(fā)器二、CMOS集成施密特觸發(fā)器集成施密特反相器CC40106CC4093為四2輸入施密特與非門，引腳與74LS00兼容。CC40106為六施密特反相器，引腳與74LS04兼容。它與普通反相器的邏輯功能一樣，差別在于施密特反相器存在上、下限觸發(fā)電壓。不同型號的集成施密特觸發(fā)器的和詳細(xì)數(shù)值可從集成電路手冊中查到。如下圖靜態(tài)參數(shù)如表所示。10.1.4施密特觸發(fā)器三、TTL集成施密特觸發(fā)器74LS24、74LS32、74LS132為四2輸入施密特與非門，引腳與74LS00兼容。74LS13、74LS18為二4輸入施密特與非門，引腳與74LS20兼容。74LS14、74LS19為六施密特反相器，引腳與74LS04兼容。其主要參數(shù)的典型值如表所示。了解555時(shí)基電路的電路框圖和引腳功能；掌握555時(shí)基電路的邏輯功能；掌握555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器的電路構(gòu)成，了解其任務(wù)原理；了解555時(shí)基電路的典型運(yùn)用；會(huì)搭接和測試555時(shí)基電路構(gòu)成的雙音報(bào)警電路。10.2.1555時(shí)基電路一、電路組成和引腳功能1．電路組成普通由分壓器、比較器、觸發(fā)器和開關(guān)及輸出等四部分組成。如下圖。555時(shí)基電路的內(nèi)部電路構(gòu)造電壓比較器根本RS觸發(fā)器緩沖器分壓器放電三極管10.2.1555時(shí)基電路一、電路組成和引腳功能2．引腳功能，引腳功能如表所示。10.2.1555時(shí)基電路二、邏輯功能功能表如下表所示。10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用一、構(gòu)成多諧振蕩器1.電路組成如下圖是555時(shí)基電路組成的一個(gè)典型多諧振蕩器。定時(shí)元件10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用一、構(gòu)成多諧振蕩器2.任務(wù)過程設(shè)電路中電容兩端的初始電壓為0，時(shí)，輸出端為高電平，放電端斷開。電源對電容C充電，充電回路地，輸出為高電平。如下圖隨著電容充電，電路形狀翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平，放電端導(dǎo)通，電容經(jīng)過開關(guān)管VT放電，放電回路地。當(dāng)時(shí)，電路形狀翻轉(zhuǎn)，輸出為高電平，放電端斷開，電容C又開場充電，反復(fù)上述過程構(gòu)成振蕩，輸出電壓為延續(xù)的矩形波。10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用一、構(gòu)成多諧振蕩器3.輸出脈沖周期電容充電構(gòu)成的第一暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間電容放電構(gòu)成的第二暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間所以，電路輸出脈沖周期10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．電路組成如下圖是555時(shí)基電路組成的一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。定時(shí)元件10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.任務(wù)過程接通電源，經(jīng)過對電容C充電，使，定時(shí)器輸出為低電平，電路處于穩(wěn)定形狀。這時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，電容C被旁路，電路仍處于原穩(wěn)定形狀，輸出為低電平。當(dāng)?shù)呢?fù)觸發(fā)脈沖到來時(shí)，電路形狀翻轉(zhuǎn)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出為高電平。這時(shí)，開關(guān)管截止，電源經(jīng)過電阻向電容充電。當(dāng)時(shí)，電路形狀翻轉(zhuǎn)，輸出為低電平，時(shí)，電路由暫穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)，此時(shí)，開關(guān)管VT導(dǎo)通，電容C被旁路電路仍處于原穩(wěn)定形狀，輸出為低電平。10.2.2555時(shí)基電路的運(yùn)用二、構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸