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(shù) 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(shù) 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(chǎn)生；利用脈沖振蕩電路產(chǎn)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(shù) 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(shù) 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(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(zhuǎn)換電平（正向電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)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(shù) 用集成門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用集成門電路構(gòu)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(shù) 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(shù) 當當uI上升，使得上升，使得uI1 =UTH之前，電路會產(chǎn)生如下之前，電路會產(chǎn)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(shù) 當當 uI1 =UTH時，電路會迅速轉(zhuǎn)換為時，電路會迅速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電平為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉(zhuǎn)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(shù) 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(shù) 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(shù) 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(shù) 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(shù) 2.2.脈沖整形脈沖整形 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波 形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器形畸變，或者邊沿產(chǎn)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(shù) 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(chǎn)生輸出信 的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生輸出信 號?？梢姡┟芴赜|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(shù) 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(zhuǎn)電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)換電平（正向電壓

10、傳輸特性特殊，電路有兩個轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)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(shù) 第17頁/共71頁第16頁/共71頁 數(shù)字電子技術(shù) 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(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成門電路構(gòu)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(shù) （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(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。）外加觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。 當當uI產(chǎn)生正跳變時，產(chǎn)生正跳變時，uO1產(chǎn)生負跳變，經(jīng)過電容產(chǎn)生負跳變，經(jīng)過電容C耦合耦合 ，使，使

12、uI2產(chǎn)生負跳變，產(chǎn)生負跳變，G2輸出輸出uO產(chǎn)生正跳變；產(chǎn)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(shù) 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(shù) （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(jīng)經(jīng)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(shù) 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(shù) 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(shù) 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(nèi)，若有新的觸發(fā)之內(nèi)，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(nèi)，若有新的觸之內(nèi)，若有新的觸 發(fā)脈沖輸入，電路不會產(chǎn)生任何反應。發(fā)脈沖輸入，電路不會產(chǎn)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(shù) 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(shù) 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(shù) 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(shù) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器小結(jié) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由 555定時

16、器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個暫穩(wěn)定時器構(gòu)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(nèi)部信號也是由電路內(nèi)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(chǎn)生矩形脈沖，但單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動地產(chǎn)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(shù) 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(chǎn)生自激振蕩。替，從而產(chǎn)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(shù) 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(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu) 由兩個由兩個TTL反相器經(jīng)電容交叉耦合而成。反相器經(jīng)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(zhuǎn)折區(qū)，具有較

18、強的為了使靜態(tài)時反相器工作在轉(zhuǎn)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(shù) 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)榈碗娖健O2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(shù) 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(chǎn)生了矩形脈沖。間振蕩，輸出端產(chǎn)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(shù) 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(shù) 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(nèi)變該電路的振蕩頻率可在幾赫到幾兆赫的范圍內(nèi)變 化?；?第34頁/共71頁第33頁/共71頁 數(shù)字電子技術(shù) 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(shù) （7）緩沖器）緩沖器 緩沖器由緩沖器由G3和和G4構(gòu)成，用于提高電路的負載能力。構(gòu)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(shù) 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(shù) 10.5.2 555定時器典型應用定時器典型應用 1.構(gòu)成施密特觸發(fā)器構(gòu)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(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)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(nèi)部比較器有兩個不同的基準電壓內(nèi)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(shù) 555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時器構(gòu)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(shù) 2. 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)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(shù) 555定時器構(gòu)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(shù) 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(shù) 3. 3. 構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)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(gòu)成的多諧振蕩器定時器構(gòu)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(shù) 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(jīng)電容上的電壓經(jīng)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(shù) 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(jié)束轉(zhuǎn)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(jié)束轉(zhuǎn)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(shù) 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(diào)。 占空比可調(diào)多諧振蕩器電路占空比可調(diào)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(diào)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(gòu)成多諧振蕩器（占空比可調(diào)）構(gòu)成多諧振蕩器（占

33、空比可調(diào)） 第63頁/共71頁第62頁/共71頁 數(shù)字電子技術(shù) 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(shù) 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(chǎn)生不同的振蕩頻率。蕩器接入不同的電阻，電路產(chǎn)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(diào)音階調(diào)音階1 12 23 34 45 56 67 7 頻率頻率264264 297297 330330 352352 396396 44