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1、第七章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形,一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)框圖,7.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其功能,1模擬功能部件: 電阻分壓器、Vcc經(jīng)3個(gè)5 k電阻分壓后提供基準(zhǔn)電壓: 當(dāng)不外接固定電壓VCO時(shí),UR11=2/3Vcc,UR2=1/3Vcc 當(dāng)外接固定電壓Vco時(shí),URQ=VCO,UR2=1/2VCO,(2)電壓比較器C1和C2 比較器C1:TH( 閥值輸入端)基準(zhǔn)電壓UR1,輸出UC10,否則為1 比較器C2:(觸發(fā)器輸入端)基準(zhǔn)電壓UR2是4,輸出UC2=0,否則為1。,(3)集電極開(kāi)路的放電管V 輸出U0=0時(shí),V導(dǎo)通,輸出U0=1時(shí),V 截止 。像當(dāng)于一個(gè)受控開(kāi)關(guān),二 邏輯功能,(
2、1)4腳為復(fù)位輸入端( RD ),當(dāng)RD為低電平時(shí),不管其他輸入端的狀態(tài)如何,輸出vo為低電平。正常工作時(shí),應(yīng)將其接高電平。 (2)5腳為電壓控制端,當(dāng)其懸空時(shí),比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。 (3)2腳為觸發(fā)輸入端,6腳為閾值輸入端,兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出,從而控制RS觸發(fā)器,決定輸出狀態(tài)。,7.2 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器,一、電路結(jié)構(gòu) 多諧振蕩器是無(wú)穩(wěn)態(tài)電路,兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)不斷地交替。利用放電管V作為一個(gè)受控電子開(kāi)關(guān),使電容充電、放電而改變UC 上升或下降, 令,則交替置0,置1。R1,R2和C 為定時(shí)元件。,用555定時(shí)器組成多諧振蕩
3、器,二、工作原理,1.接通電源Vcc后,Vcc經(jīng)電阻R1,R2對(duì)電容C充電,其電壓UC 由0按指數(shù)規(guī)律上升,當(dāng)UC2/3Vcc時(shí),電壓比較器C1和C2的輸出分別為:UC1=0,UC2=1 基本RS觸發(fā)器被置0,輸出U0躍到低電平UOL,于此同時(shí),放電管V導(dǎo)通,電容C經(jīng)電阻R1,R2放電管V 放電電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。,2.隨著電容C的放電,UC隨之下降。 當(dāng)UC下降到UC 2/3Vcc ,則電壓比較器C1和C2的輸出為UC1=1,UC2=0,基本RS觸發(fā)器被置1, ,輸出U0由低電平UOL躍到高電平UOH 。同時(shí),因,放電管V截止,電源Vcc又經(jīng)電阻R1,R2對(duì)電容C充電。電路又返回到前一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。
4、,3.這樣,電容C上的電壓UC將在2/3 Vcc 和1/3Vcc之間來(lái)回放電和充電 從而使電路產(chǎn)生了振蕩,輸出矩形脈沖。,三、輸出波形,多諧振蕩器的工作波形,多諧振蕩器的振蕩周期T為 T=tw1+tw2tw1為電容C上的電壓由1/3 Vcc下降到2/3 Vcc =所需要的時(shí)間,充電回路的時(shí)間常數(shù)為 (R1+R2)C tw1可用下式估算 tw1=(R1+R2)CLn20.7(R1+R2)C tw2 為電容C上的電壓由2/3 Vcc下降到1/3 Vcc所需的時(shí)間,放電回路的時(shí)間常數(shù)為R2C,tw2可用下式估算 tw2=R2CLn2=0.7R2C,所以,多諧振蕩的振蕩周期T為 T=tw1+tw20.
5、7(R1+R2)C 振蕩頻率為:f=1/T=1/0.7(R1+2R2)C,四、占空比可調(diào)的多諧振蕩器,用555定時(shí)器組成占空比可調(diào)的多諧振蕩器,在放電管V截止時(shí),電源Vcc經(jīng)R1和VD1對(duì)電容C充電;當(dāng)V導(dǎo)通時(shí),C經(jīng)VD2 ,R2和放電管V放電。 調(diào)節(jié)電位器RW可改變R1和R2的比值,因此,也改變了輸出脈沖的占空比q. tw1=0.7R1C tw2=0.7R2C 振蕩周期T為T(mén)=tw1+tw20.7(R1+R2)C 因此,占空比q為 當(dāng)取R1=R2時(shí),則 q=50%,多諧振蕩器輸出方波。,7.3 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器,一、電路結(jié)構(gòu),用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器,二、工作原理, 上
6、升過(guò)程 1,UI1/3Vcc,UC1=1,UC2=0,Q=1, =0.UO=UOH 2,1/3VccUI2/3Vcc,UC1=1,UC2=1,基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,U0=UOH。 3,UI2/3Vcc,UC1=0.UC2=1,Q=0, =1,由UOHUOL,即U0=0 當(dāng)U1上升到2/3Vcc時(shí),電路的輸出狀態(tài)發(fā)生躍變UT+=2/3Vcc 4UI 再增大時(shí),對(duì)電路的輸出狀態(tài)沒(méi)有影響。, 下降過(guò)程 1,U1由高電平逐漸下降,切1/3VccUI2/3Vcc時(shí),UC1=1,UC2=1 基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,即Q=0, =1,輸出UO=UOL。 2,當(dāng)輸入U(xiǎn)I1/3Vcc時(shí),UC1=1
7、,UC2=0,Q=1, =0,輸出UO由UOUOH 當(dāng)U1下降到1/3Vcc時(shí),電路的輸出狀態(tài)又發(fā)生另一次躍變UT-=1/3Vcc。,(三)回差電壓,(四)電壓傳輸特性,施密特觸發(fā)器的工作波形 施密特觸發(fā)器的電氣傳輸特性,一、電路結(jié)構(gòu),7.4 555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1外觸發(fā)(高觸發(fā)置0端 TH)置0 通過(guò)電容C的充放電使低觸發(fā)置1端 有效自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)1得到負(fù)脈沖,2,外觸發(fā)器(低觸發(fā)置1端 )置1 通過(guò)電容C的充放電使高觸發(fā)置0端 有效自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)0,得到正脈沖, ,V 的集電極通過(guò)電阻R接Vcc,通過(guò)電容C接地。R和C為定時(shí)元件,用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,二、工作原理,1 穩(wěn)定
8、狀態(tài) 無(wú)觸發(fā)器時(shí),U1為高電平UIH,穩(wěn)態(tài)為0,UC=0.UO=0。 通電后,Vcc經(jīng)電阻R對(duì)電容C充電,當(dāng)電容C上的電壓UC2/3Vcc時(shí),Uc1=0,同時(shí),UI1/3Vcc,Uc2=0,Q=O, =1,輸出U0=0。 三極管V導(dǎo)通,電容C經(jīng)V迅速放完電,UC0, UC1=1,這時(shí)基本RS觸發(fā)器的兩個(gè)輸入信號(hào)都為高電平1,保持0狀態(tài)不變。,2 觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 當(dāng)U1由UIH小于1/3Vcc的低電平時(shí),Uc2=0,此時(shí)Uc1=1,基本RS觸發(fā)器置1,Q=1, =0,輸出 由低電平躍變到高電平UOH,同時(shí)三極管V截止,這時(shí)電源Vcc經(jīng)R對(duì)C充電,電路進(jìn)入暫穩(wěn)狀態(tài)。 在暫穩(wěn)狀態(tài)期內(nèi)輸入電壓UI回到高電平,使UC2=1,3 自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài) C充電,當(dāng)Uc(逐漸增大)到Uc2/3Vcc時(shí),Uc1=0,此時(shí)Q
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