脈沖波形PPT學習教案

1、會計學1 脈沖波形脈沖波形 數(shù)字電子技術 10.1 10.1 概概 述述 脈沖信號是指一種持續(xù)時間極短的電壓或電流波形。脈沖信號是指一種持續(xù)時間極短的電壓或電流波形。 方波方波 矩形波矩形波 尖頂脈沖尖頂脈沖 鋸齒波鋸齒波 第2頁/共71頁第1頁/共71頁 數(shù)字電子技術 本章主要講：本章主要講： 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 多諧振蕩器多諧振蕩器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 555555定時器的應用定時器的應用 獲得脈沖波形的方法主要有兩種：獲得脈沖波形的方法主要有兩種： 1 1利用脈沖振蕩電路產生；利用脈沖振蕩電路產生； 2 2通過整形電路對已有的波形進行整形、通過整形電路對已有的波形進行整形、

2、變換，使之符合系統(tǒng)的要求。變換，使之符合系統(tǒng)的要求。 第3頁/共71頁第2頁/共71頁 數(shù)字電子技術 脈沖信號定義與參數(shù)脈沖信號定義與參數(shù) 脈沖周期脈沖周期 T T 脈沖頻率脈沖頻率=1/T=1/T 脈沖寬度脈沖寬度 t tW W 占空比：占空比： q = TW / T 脈沖上升脈沖上升 時間時間 t tr r 脈沖下降脈沖下降 時間時間t tf f 脈沖幅度脈沖幅度U U 閾值電壓閾值電壓 第4頁/共71頁第3頁/共71頁 數(shù)字電子技術 10.2 10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器（Schmitt Trigger） 特點：特點： 電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。

3、兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉 換完全取決于外加觸發(fā)信號。換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。 電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉換電平（正向電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉換電平（正向 閾值電壓閾值電壓UT+和負向和負向閾值電壓閾值電壓UT ） ）。 狀態(tài)翻轉時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的狀態(tài)翻轉時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的 矩形脈沖。矩形脈沖。 主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿 陡峭的矩形波。陡峭的矩形波。 第5頁/共71頁第4頁/共71頁 數(shù)字電子技術 用集成門電路構成的施密特觸發(fā)器用集成門電路構成的施密特觸發(fā)器

4、（a a） 電路電路 （b b）邏輯符號）邏輯符號 兩個兩個CMOSCMOS反相器，反相器， 兩個分壓電阻。兩個分壓電阻。 主要用途：主要用途： 把變化緩慢把變化緩慢 的信號波形的信號波形 變換為邊沿變換為邊沿 陡峭的矩形陡峭的矩形 波。波。 第6頁/共71頁第5頁/共71頁 數(shù)字電子技術 二、工作原理：二、工作原理： 設設CMOS反相器的反相器的閾值電壓閾值電壓UTH=VDD/2，輸入信號，輸入信號uI為三角波。為三角波。 當當uI=0V時，時， G1截止、截止、G2導通，輸出導通，輸出 為為UOL，即，即uO=0V。只要滿足。只要滿足uI1UTH，電，電 路就會處于這種狀態(tài)（第一穩(wěn)態(tài)）。路

5、就會處于這種狀態(tài)（第一穩(wěn)態(tài)）。 第7頁/共71頁第6頁/共71頁 數(shù)字電子技術 當當uI上升，使得上升，使得uI1 =UTH之前，電路會產生如下之前，電路會產生如下 正反饋過程：正反饋過程： I 21 1 IOI1 u RR R )u(uu 第8頁/共71頁第7頁/共71頁 數(shù)字電子技術 當當 uI1 =UTH時，電路會迅速轉換為時，電路會迅速轉換為G1導通、導通、G2截止，截止， 輸出為輸出為UOH，即，即uO=VDD的狀態(tài)（第二穩(wěn)態(tài)）。此時的的狀態(tài)（第二穩(wěn)態(tài)）。此時的uI值稱值稱 為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉換電平為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉換電平UT+。顯然，。顯然，uI繼續(xù)上繼續(xù)上 升，電

6、路的狀態(tài)不會改變。升，電路的狀態(tài)不會改變。 TH 2 1 TH 2 21 TI )U R R (1U R RR Uu 第9頁/共71頁第8頁/共71頁 數(shù)字電子技術 TH 2 1 -TI )U R R (1Uu 第10頁/共71頁第9頁/共71頁 數(shù)字電子技術 工作波形工作波形 施密特觸發(fā)器將三角波施密特觸發(fā)器將三角波u uI I變換成矩形波變換成矩形波u uO O。 施密特觸發(fā)器的工作波形及電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器的工作波形及電壓傳輸特性 （a a）工作波形）工作波形 （b b）電壓傳輸特性）電壓傳輸特性 正向閾值正向閾值 電壓電壓U UT+ T+ 負向閾值負向閾值 電壓電壓U UT T 回

7、差電壓回差電壓UT = UT+UT （通常 （通常UT+UT ） ） 改變改變R1和和R2的大小可以改變回差的大小可以改變回差UT 第11頁/共71頁第10頁/共71頁 數(shù)字電子技術 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性 0 O U I U OH U OL U + T U - T U0 O U I U OH U OL U +T U -T U 同相傳輸同相傳輸 反相傳反相傳 輸輸 回差電壓回差電壓 第12頁/共71頁第11頁/共71頁 數(shù)字電子技術 1. 1. 波形變換波形變換 將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波 或正弦波變換成同周期

8、的矩形波）?；蛘也ㄗ儞Q成同周期的矩形波）。 波形變換波形變換 10.2.3 10.2.3 施密特觸發(fā)器的應用施密特觸發(fā)器的應用 第13頁/共71頁第12頁/共71頁 數(shù)字電子技術 2.2.脈沖整形脈沖整形 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經傳輸后往往發(fā)生波在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經傳輸后往往發(fā)生波 形畸變，或者邊沿產生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器形畸變，或者邊沿產生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器 整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。 脈沖整形脈沖整形 波形波形 畸變畸變 邊沿邊沿 振蕩振蕩 第14頁/共71頁第13頁/共71頁 數(shù)字電子技術 3.3.脈沖鑒幅脈沖鑒幅 將一系

9、列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸 入端，只有那些幅度大于入端，只有那些幅度大于U UT+ T+的脈沖才會在輸出端產生輸出信 的脈沖才會在輸出端產生輸出信 號。可見，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。號?？梢?，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 脈沖鑒幅脈沖鑒幅 第15頁/共71頁第14頁/共71頁 數(shù)字電子技術 特點：特點： 電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉 換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。 電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉換電平（正向電壓

10、傳輸特性特殊，電路有兩個轉換電平（正向 閾值電壓閾值電壓UT+和負向和負向閾值電壓閾值電壓UT ） ）。 狀態(tài)翻轉時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的狀態(tài)翻轉時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的 矩形脈沖。矩形脈沖。 主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿 陡峭的矩形波。陡峭的矩形波。 第16頁/共71頁第15頁/共71頁 數(shù)字電子技術 第17頁/共71頁第16頁/共71頁 數(shù)字電子技術 10.3.1 10.3.1 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 暫穩(wěn)態(tài)是靠暫穩(wěn)態(tài)是靠RCRC電路的充放電過程來維持的。電路的充放電過程來維持的。 由于圖示電路的由于圖示

11、電路的RCRC電路接成微分電路形式，故該電路接成微分電路形式，故該 電路又稱為電路又稱為微分型微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 集成門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成門電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理 第18頁/共71頁第17頁/共71頁 數(shù)字電子技術 （1） 輸入信號輸入信號uI為為0時，電路處于穩(wěn)態(tài)。時，電路處于穩(wěn)態(tài)。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1UOH =VDD。 （2）外加觸發(fā)信號，電路翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。）外加觸發(fā)信號，電路翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。 當當uI產生正跳變時，產生正跳變時，uO1產生負跳變，經過電容產生負跳變，經過電容C耦合耦合 ，使，使

12、uI2產生負跳變，產生負跳變，G2輸出輸出uO產生正跳變；產生正跳變；uO的正跳變的正跳變 反饋到反饋到G1輸入端，從而導致如下正反饋過程：輸入端，從而導致如下正反饋過程： 第19頁/共71頁第18頁/共71頁 數(shù)字電子技術 使電路迅速變?yōu)槭闺娐费杆僮優(yōu)镚1導通、導通、G2截止的狀態(tài)，此截止的狀態(tài)，此 時，電路處于時，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然的狀態(tài)。然 而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。 第20頁/共71頁第19頁/共71頁 數(shù)字電子技術 （3）電容）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)。充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回

13、穩(wěn)態(tài)。 在暫穩(wěn)態(tài)期間，在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經經R對對C充電，使充電，使uI2上升。上升。 當當uI2上升達到上升達到G2的的UTH時，電路會發(fā)生如下正反饋過時，電路會發(fā)生如下正反饋過 程：程： 第21頁/共71頁第20頁/共71頁 數(shù)字電子技術 使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=UOH、 uO= uO2=UOL。 從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通將通 過電阻過電阻R放電，使電容上的電壓恢復到穩(wěn)態(tài)時放電，使電容上的電壓恢復到穩(wěn)態(tài)時 的初始值。的初始值。 第22頁/共71頁第21頁/共71頁 數(shù)字電子技術 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形單穩(wěn)態(tài)觸

14、發(fā)器工作波形 第23頁/共71頁第22頁/共71頁 數(shù)字電子技術 10.3.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 可重觸發(fā)型可重觸發(fā)型 : 指在暫穩(wěn)定時間指在暫穩(wěn)定時間 tw 之內，若有新的觸發(fā)之內，若有新的觸發(fā) 脈沖輸入，可被新的觸發(fā)脈沖重新觸脈沖輸入，可被新的觸發(fā)脈沖重新觸發(fā)。發(fā)。 不可重復觸發(fā)型不可重復觸發(fā)型 : 指在暫穩(wěn)定時間指在暫穩(wěn)定時間 tw 之內，若有新的觸之內，若有新的觸 發(fā)脈沖輸入，電路不會產生任何反應。發(fā)脈沖輸入，電路不會產生任何反應。 ui QtW ui QtWtW 第24頁/共71頁第23頁/共71頁 數(shù)字電子技術 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用舉例單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用舉例 脈沖整形

15、脈沖整形 單穩(wěn)單穩(wěn) uoui t t 0 0 uo ui 第25頁/共71頁第24頁/共71頁 數(shù)字電子技術 定時定時 單穩(wěn)單穩(wěn)ui uo CP L CP ui tW uO 第26頁/共71頁第25頁/共71頁 數(shù)字電子技術 脈沖延時脈沖延時 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn) 電路來實現(xiàn)。電路來實現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延遲了的下降沿延遲了tw的時間。的時間。 第27頁/共71頁第26頁/共71頁 數(shù)字電子技術 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器小結單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器小結 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構成，也可以由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構成，也可以由 555定時

16、器構成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個暫穩(wěn)定時器構成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個暫穩(wěn) 態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)，其態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)觸發(fā)”信號也是由電路內部信號也是由電路內部 電容充（放）電提供的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間即脈電容充（放）電提供的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間即脈 沖寬度也由電路的阻容元件決定。沖寬度也由電路的阻容元件決定。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動地產生矩形脈沖，但單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動地產生矩形脈沖，但 卻可以把其它形狀的信號變換成為矩形波，用途卻可以把其它形狀的信號變換成為矩形波，用途 很廣。很廣。 第28頁/共71頁第27頁/共71頁 數(shù)字電子技術 1.1. 多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。多諧振蕩器沒

17、有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。 通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交 替，從而產生自激振蕩。替，從而產生自激振蕩。 輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的 諧波分量，故稱作多諧振蕩器。諧波分量，故稱作多諧振蕩器。 第29頁/共71頁第28頁/共71頁 數(shù)字電子技術 10.4.1 10.4.1 對稱式多諧振蕩器對稱式多諧振蕩器 一、電路結構一、電路結構 由兩個由兩個TTL反相器經電容交叉耦合而成。反相器經電容交叉耦合而成。 通常令通常令C1=C2=C，RF1=RF2=RF。 為了使靜態(tài)時反相器工作在轉折區(qū)，具有較

18、強的為了使靜態(tài)時反相器工作在轉折區(qū)，具有較強的 放大能力，應滿足放大能力，應滿足ROFFRFRON的條件。的條件。 對稱式對稱式 多諧振蕩器多諧振蕩器 第30頁/共71頁第29頁/共71頁 數(shù)字電子技術 二、工作原理二、工作原理 假定接通電源后，由于某種原因使假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則有微小正跳變，則 必然會引起如下的正反饋過程必然會引起如下的正反饋過程 ： 使使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?、迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，迅速跳變?yōu)楦唠娖剑?電路進入第一暫穩(wěn)態(tài)。電路進入第一暫穩(wěn)態(tài)。 此后，此后，uO2的高電平對的高電平對C1電容充電使電容充電使uI2升高，電容升

19、高，電容 C2放電使放電使uI1降低。由于充電時間常數(shù)小于放電時間常數(shù)降低。由于充電時間常數(shù)小于放電時間常數(shù) ，所以充電速度較快，所以充電速度較快，uI2首先上升到首先上升到G2的閾值電壓的閾值電壓UTH ，并引起如下的正反饋過程：，并引起如下的正反饋過程： 第31頁/共71頁第30頁/共71頁 數(shù)字電子技術 使使u uO2 O2迅速跳變?yōu)榈碗娖健?迅速跳變?yōu)榈碗娖?、u uO1 O1迅速跳變?yōu)楦唠娖?迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進入第二暫穩(wěn)態(tài)。，電路進入第二暫穩(wěn)態(tài)。 此后，此后，C C1 1放電、放電、C C2 2充電，充電，C C2 2充電使充電使u uI1 I1上升，會 上升，會 引起又一次正

20、反饋過程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。引起又一次正反饋過程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。 這樣，周而復始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之這樣，周而復始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之 間振蕩，輸出端產生了矩形脈沖。間振蕩，輸出端產生了矩形脈沖。 第32頁/共71頁第31頁/共71頁 數(shù)字電子技術 對稱式多諧振蕩器的工作波形對稱式多諧振蕩器的工作波形 第33頁/共71頁第32頁/共71頁 數(shù)字電子技術 三、振蕩周期三、振蕩周期 矩形脈沖的振蕩周期為：矩形脈沖的振蕩周期為： T1.3RT1.3RF FC C 當取當取R RF F1k1k、C C100 pF100 pF100 F100 F時，則時，則 該電路的振蕩頻率可在

21、幾赫到幾兆赫的范圍內變該電路的振蕩頻率可在幾赫到幾兆赫的范圍內變 化?；?。 第34頁/共71頁第33頁/共71頁 數(shù)字電子技術 ui1 uo1 ui2 uo 0 (a) 電路圖 ;輸出輸出out為為1時，時，T截止。截止。 第52頁/共71頁第51頁/共71頁 數(shù)字電子技術 （7）緩沖器）緩沖器 緩沖器由緩沖器由G3和和G4構成，用于提高電路的負載能力。構成，用于提高電路的負載能力。 第53頁/共71頁第52頁/共71頁 數(shù)字電子技術 2. 工作原理工作原理 TH接至反相輸入端，當接至反相輸入端，當THUR1時，時，UC1輸出低電輸出低電 平，使觸發(fā)器置平，使觸發(fā)器置0，故稱為高觸發(fā)端（有效時

22、置，故稱為高觸發(fā)端（有效時置0）；）； TR接至同相輸入端，當接至同相輸入端，當TRUR2時，時，UC2輸出低輸出低 電平，使觸發(fā)器置電平，使觸發(fā)器置1，故稱為低觸發(fā)端（有效時置，故稱為低觸發(fā)端（有效時置1）。）。 555定時器的功能表定時器的功能表 第54頁/共71頁第53頁/共71頁 數(shù)字電子技術 10.5.2 555定時器典型應用定時器典型應用 1.構成施密特觸發(fā)器構成施密特觸發(fā)器 思考：施密特觸發(fā)器的特點？思考：施密特觸發(fā)器的特點？ 回差特性：上升過程和下降過程有不同的回差特性：上升過程和下降過程有不同的 轉換電平轉換電平UT 和 和UT 。 。 如何與如何與555定時器發(fā)生聯(lián)系？定時

23、器發(fā)生聯(lián)系？ 內部比較器有兩個不同的基準電壓內部比較器有兩個不同的基準電壓UR1和和 UR2。 第55頁/共71頁第54頁/共71頁 數(shù)字電子技術 555定時器構成的施密特觸發(fā)器定時器構成的施密特觸發(fā)器 （a）電路）電路 （b）工作波形）工作波形 如果在如果在UIC加上控制電壓，加上控制電壓， 則可以改變電路的則可以改變電路的UT+和和UT 。 。 第56頁/共71頁第55頁/共71頁 數(shù)字電子技術 2. 構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）得到負脈沖）得到負脈沖 外觸發(fā)：使高觸發(fā)置外觸發(fā)：使高觸發(fā)置0端端TH有效有效暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)0 自動返回：通過電容自動返回：通過電容C的充放電使低觸發(fā)置

24、的充放電使低觸發(fā)置1端端 TR有效有效穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)1 思路：外觸發(fā)思路：外觸發(fā)自動返回自動返回 （2）得到正脈沖）得到正脈沖 外觸發(fā)：使低觸發(fā)置外觸發(fā)：使低觸發(fā)置1端端TR有效有效暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)1 自動返回：通過電容自動返回：通過電容C的充放電使高觸發(fā)置的充放電使高觸發(fā)置0端端 TH有效有效穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)0 第57頁/共71頁第56頁/共71頁 數(shù)字電子技術 555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （a）電路 （b）工作波形 工作原理： 穩(wěn)態(tài)為0 低觸發(fā)端 有效置1 T截止， C充電 自動高 觸發(fā)返0 提高基準電 壓穩(wěn)定性的 濾波電容 輸出脈沖的寬度輸出脈沖的寬度tw1.1RC。 當觸發(fā)脈沖當觸發(fā)脈沖uI為高電平

25、時，為高電平時，VCC通過通過R對對C充電充電 ，當，當TH = uC2/3VCC時，高觸發(fā)端時，高觸發(fā)端TH有效置有效置0；此；此 時，放電管導通，時，放電管導通，C放電，放電，TH = uC =0。穩(wěn)態(tài)為。穩(wěn)態(tài)為0狀狀 態(tài)。態(tài)。 此時放電管此時放電管T截止，截止，VCC通過通過R對對C充電。充電。 當當TH = uC2/3VCC時，使高觸發(fā)端時，使高觸發(fā)端TH有效，置有效，置 0狀態(tài)，電路自動返回穩(wěn)態(tài)，此時放電管狀態(tài)，電路自動返回穩(wěn)態(tài)，此時放電管T導通。導通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過導通的放電管通過導通的放電管T放電，放電， 使電路迅速恢復到初始狀態(tài)。使電路迅速恢復到初始狀

26、態(tài)。 第58頁/共71頁第57頁/共71頁 數(shù)字電子技術 工作原理：工作原理： 當觸發(fā)脈沖當觸發(fā)脈沖uI下降沿到來時，低觸發(fā)端下降沿到來時，低觸發(fā)端TR有效有效 置置1狀態(tài)，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。狀態(tài)，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。 當觸發(fā)脈沖當觸發(fā)脈沖uI為高電平時，為高電平時，VCC通過通過R對對C充電充電 ，當，當TH = uC2/3VCC時，高觸發(fā)端時，高觸發(fā)端TH有效置有效置0；此；此 時，放電管導通，時，放電管導通，C放電，放電，TH = uC =0。穩(wěn)態(tài)為。穩(wěn)態(tài)為0狀狀 態(tài)。態(tài)。 此時放電管此時放電管T截止，截止，VCC通過通過R對對C充電。充電。 當當TH = uC2/3VCC時，使高觸發(fā)端時，使

27、高觸發(fā)端TH有效，置有效，置 0狀態(tài)，電路自動返回穩(wěn)態(tài)，此時放電管狀態(tài)，電路自動返回穩(wěn)態(tài)，此時放電管T導通。導通。 電路返回穩(wěn)態(tài)后，電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過導通的放電管通過導通的放電管T放電，放電， 使電路迅速恢復到初始狀態(tài)。使電路迅速恢復到初始狀態(tài)。 第59頁/共71頁第58頁/共71頁 數(shù)字電子技術 3. 3. 構成多諧振蕩器構成多諧振蕩器 設計思想：是無穩(wěn)態(tài)電路，兩個暫穩(wěn)態(tài)不斷地交替。設計思想：是無穩(wěn)態(tài)電路，兩個暫穩(wěn)態(tài)不斷地交替。 利用放電管利用放電管T T作為一個受控電子開關，使電容充電、放電而作為一個受控電子開關，使電容充電、放電而 改變改變TH=TRTH=TR，則交替置，則交替置0

28、0、置、置1 1。 555 555定時器構成的多諧振蕩器定時器構成的多諧振蕩器 （a a）電路）電路 （b b）工作波形）工作波形 電容電容C充電充電 充 充=( R1+R2)C 電容電容C放電放電 放 放= R2C 振蕩器輸出脈沖振蕩器輸出脈沖u uO O的工作周期為：的工作周期為： T0.7(RT0.7(R1 1+2R+2R2 2)C)C 第60頁/共71頁第59頁/共71頁 數(shù)字電子技術 5K 5K 5K VR1 48 5 6 2 7 1 3 R S R + -C2 G1 G2 TD G3 VCC VO VTR VTH & 1 + -C1 VR2 & Q Q VCO OV 工作原理工作原

29、理 假設：剛一通電時假設：剛一通電時 R1 R2 CVC 0 TRTH VV10是置是置1TD截止截止 電容電容C充電充電 THTRC VVV、隨著 當：當：VC電壓充至電壓充至2/3VCC以前以前 VTR1/3VCC VTH2/3VCC VTR1/3VCC 01是置是置0 TD導導 通通 電容上的電壓經電容上的電壓經TD放電放電 當：當：VC電壓放至電壓放至1/3VCC時：時： VTR1/3VCC VTH2/3VCC 10是置是置1 T TD D截止，電路又重新開始充、截止，電路又重新開始充、 放電過程。如此不斷重復形成放電過程。如此不斷重復形成 振蕩，在振蕩，在V VO O端得到連續(xù)方波。

30、端得到連續(xù)方波。 VCC 0 2/3VCC 1/3VCC VCC VO t t 第61頁/共71頁第60頁/共71頁 數(shù)字電子技術 暫態(tài)寬度暫態(tài)寬度T TW1 W1、 、T TW2 W2 V VC C充電三要素：充電三要素： 第一個周期由于電路沒有進入穩(wěn) 定狀態(tài)，因此不計算暫態(tài)時間。 VC(0+)=1/3VCC VC()=VCC = (R1+R2) C 充電結束轉換電壓VC(TW1)=2/3VCC 充電暫態(tài)持續(xù)時間TW1為： CRR VV VV CRRt CCCC CCCC W )(7 . 0 3 2 3 1 ln)( 21211 V VC C放電三要素：放電三要素： VC(0+)=2/3VC

31、C VC()=0 = R2 C 放電結束轉換電壓VC(TW2)=1/3VCC 放電暫態(tài)持續(xù)時間TW2為： CR V V CRt CC CC W222 7 . 0 3 1 0 3 2 0 ln 電路輸出周期：電路輸出周期： T = tw1+ tw2 = 0.7(R1+2R2)C 通過改變R和C可以得到 0.1Hz300KHz的振蕩頻率。 1W T 2W T VCC 0 VC VO 2/3 CC V 1/3 CC V 第62頁/共71頁第61頁/共71頁 數(shù)字電子技術 7 7 6 6 2 2 4 48 8 3 3 1 15 C R1 0.01F VO Vcc 555 Rw R2 D2 D1 用55

32、5定時器組成的多諧振蕩器暫態(tài)寬度tw1 tw2， 而且占空比是固定不變的。 占空比：脈沖寬度與周期之比 T T q W1 在實際應用中常常需要頻率固定而占空比可調。 占空比可調多諧振蕩器電路占空比可調多諧振蕩器電路 21 21 2RR RR 改變R1或改變R2都會引起周期T的改變。 電路特點： 電容C的充、放電通路分別用二極管D1 和D2隔離。RW為可調電位器。 充電時，只和R1有關，CRtW 11 7 . 0 放電時，只和R2有關，CRtW 22 7 . 0 通過改變RW,而不改變R1+R2相加之和 電路振蕩周期T=0.7(R1+R2)C 4. 構成多諧振蕩器（占空比可調）構成多諧振蕩器（占

33、空比可調） 第63頁/共71頁第62頁/共71頁 數(shù)字電子技術 輸出方波占空比 T T q W1 21 1 21 1 )(7 . 0 7 . 0 RR R CRR CR 如果取R1=R2,VO輸出為對稱方波。 21 1 RR R q50% 第64頁/共71頁第63頁/共71頁 數(shù)字電子技術 多諧振蕩器應用舉例多諧振蕩器應用舉例 電子琴電路電子琴電路 S1S8代表八個琴鍵開關，按下不同的琴鍵時，振代表八個琴鍵開關，按下不同的琴鍵時，振 蕩器接入不同的電阻，電路產生不同的振蕩頻率。蕩器接入不同的電阻，電路產生不同的振蕩頻率。 如果如果R21R28 阻值選配得當，阻值選配得當， 喇叭便可以發(fā)出喇叭便可以發(fā)出 八個不同音階。八個不同音階。 01. 0 F C CC V 48 7 3 6 2 15 555 C調音階調音階1 12 23 34 45 56 67 7 頻率頻率264264 297297 330330 352352 396396 44