電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分課件第八章

1、脈沖信號：指突然變化的電壓或電流。脈沖信號：指突然變化的電壓或電流。脈沖電路的研究重點：波形分析。脈沖電路的研究重點：波形分析。數(shù)字電路的研究重點：邏輯功能。數(shù)字電路的研究重點：邏輯功能。 獲得脈沖波形的方法主要獲得脈沖波形的方法主要有兩種：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是通過整形電路對已有的是通過整形電路對已有的波形進行整形、變換，使之符波形進行整形、變換，使之符合系統(tǒng)的要求。合系統(tǒng)的要求。 常見的脈沖波形圖常見的脈沖波形圖 幾種常用脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路：（功能、特點及幾種常用脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路：（功能、特點及其主要應(yīng)用簡介）其主要應(yīng)用簡介）1.1

2、.RCRC電路電路：對矩形波進行微分、積分變換，或作脈沖分：對矩形波進行微分、積分變換，或作脈沖分 壓器；壓器；2.2.施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器: :主要用以將非矩形脈沖變換成上升沿和下主要用以將非矩形脈沖變換成上升沿和下 降沿都很陡峭的矩形脈沖；降沿都很陡峭的矩形脈沖；3.3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：主要用以將脈沖寬度不符合要求的脈沖：主要用以將脈沖寬度不符合要求的脈沖 變換成脈沖寬度符合要求的矩形脈沖；變換成脈沖寬度符合要求的矩形脈沖；4.4.多諧振蕩器多諧振蕩器：產(chǎn)生矩形脈沖；：產(chǎn)生矩形脈沖；5.5.555555定時器定時器。8.4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用8.4.1 555

3、定時器定時器8.4.2 用用555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器8.4.3 用用555定時器組成定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 8.4.4 用用555定時器定時器組成組成多諧振蕩器多諧振蕩器8.4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用為為數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬混合模擬混合集成電路。集成電路。可產(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩，內(nèi)部有可產(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩，內(nèi)部有3 3個個5K5K的電阻分壓器，故稱的電阻分壓器，故稱555555。在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。 各公司生產(chǎn)的

4、各公司生產(chǎn)的555555定時器的定時器的邏輯功能邏輯功能與與外引線外引線排列排列都完全相同。都完全相同。 雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品單555型號的最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號的最后幾位數(shù)碼5567556優(yōu)點驅(qū)動能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍516V318V負(fù)載電流可達200mA可達4mA8.4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用電阻分壓器電阻分壓器電壓比較器電壓比較器基本基本SR鎖存器鎖存器輸出緩沖反相器輸出緩沖反相器集電極開路輸出三極管集電極開路輸出三極管 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5

5、k &1RDVCC (8)G1、電路、電路 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)8.4.1 555定時器定時器（1） 電阻分壓器 由3個5k的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G（2） 電壓比較器C1和C2。當(dāng)UU時， UC輸出高電平，反之則輸出低電平。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G V VICIC為控制電壓輸入端。為控制電

6、壓輸入端。當(dāng)當(dāng)V VICIC懸空時，懸空時，C C1 1,C,C2 2 基準(zhǔn)電壓分別為基準(zhǔn)電壓分別為2/3V2/3VCCCC和和1/3V1/3VCCCC。當(dāng)當(dāng)V VICICU UCOCO時，時， C C1,1,C C2 2 基準(zhǔn)電壓分別為基準(zhǔn)電壓分別為U UCOCO和和1/21/2U UCOCO。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G VI1稱為高觸發(fā)端稱為高觸發(fā)端( (閾值輸入端閾值輸入端) )，VI2稱為低觸發(fā)端（觸發(fā)稱為低觸發(fā)端（觸發(fā)輸入端）。輸入端）。 TvovICvI

7、1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （3） 基本RS觸發(fā)器R RD D是低電平有效的復(fù)位輸入端。是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時，必須使正常工作時，必須使R RD D處于高電平。處于高電平。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （4） 放電管T T T是集電極開路的三極管。相當(dāng)于一個受控電子開關(guān)。是集電極開路的三極管。相當(dāng)于一個受控電子開關(guān)。 輸出為輸出為0 0時，時，

8、T T導(dǎo)通，輸出為導(dǎo)通，輸出為1 1時，時，T T截止。截止。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G （5）緩沖器 緩沖器由緩沖器由G G和與門構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。和與門構(gòu)成，用于提高電路的負(fù)載能力。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD &a

9、mp; & & 1 G vO 不變不變不變不變1導(dǎo)通導(dǎo)通01截止截止11導(dǎo)通導(dǎo)通00放電放電管管T輸出輸出(VO)復(fù)位復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入閾值輸入(VI1)輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V Q2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO 不變不變不變不變1導(dǎo)通導(dǎo)通01截止截止11導(dǎo)通導(dǎo)通00放電放電管管T輸出輸出(VO)復(fù)位復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入閾值輸入(V

10、I1)輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V Q8.4.2 用用555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器 主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿陡峭的矩形主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿陡峭的矩形波。波。 特點：特點：電路有電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完。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)。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，電路有電壓傳輸特性特殊，電路有兩個轉(zhuǎn)換電平兩個轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換電平U UT+T+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)

11、換電平和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平U UT T）。）。狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭邊沿陡峭的矩形的矩形脈沖。脈沖。 8.4.2 用用555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G (3) vO vI如何改變回差電壓如何改變回差電壓? vI VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O t t vO O VCC/3 vI 2VCC/3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 VCC VCC1 8 4 555 6 2 vI R vO

12、2 vO1 VIC 0.01 F 7 3 5 1 1 1）波形變換波形變換 t 1 3 VC C 2 3 VC C vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_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)生在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波波形畸變形畸變，或者，或者邊沿產(chǎn)生振蕩邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器等。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。 波形波形畸變畸變邊沿邊沿振蕩振蕩 1 v vo ov vI I o VT+ vO VOH VOL VT- 合理選擇回差電壓，可消除

13、干擾信號。合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。 vI O vO O vO O VT2 VT1 t t t 3) 消除干擾信號消除干擾信號4）脈沖鑒幅）脈沖鑒幅 將一系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，只有那些入端，只有那些幅度大于幅度大于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?，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。 VT- vI 0 VT+ 0 t vO VO H VO L 0 o VT+ vO VOH VOL VT- - vI 8.4.3 用用555定時器定時器組成

14、組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1、電路、電路VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI外加觸發(fā)信號，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為外加觸發(fā)信號，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為1觸發(fā)信號消除后，電容充電電路自動轉(zhuǎn)換到穩(wěn)態(tài)輸出為觸發(fā)信號消除后，電容充電電路自動轉(zhuǎn)換到穩(wěn)態(tài)輸出為0沒有觸發(fā)信號時沒有觸發(fā)信號時( i )電路處于穩(wěn)態(tài)，電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出為輸出為0 0 13VCCVCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5

15、k v O T S R RD & & & 1 G vO vI VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 4 4、）工作波形及輸出脈寬的計算、）工作波形及輸出脈寬的計算 vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t vI O t 8 4 2 5 3 7 6 vI 1 vIC C vO R VCC 1) 1) 脈沖寬度調(diào)制器脈沖寬度調(diào)制器工作波形工作波形 vIC O VCC VCC 2 3 VCC 1 3 t vO O t 555組成的單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用組成的單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用:2) 2) 脈沖

16、延時脈沖延時單穩(wěn)電路的延時作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來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)。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。 3)3)脈沖定時脈沖定時 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度t tw w的矩形脈沖，利用這的矩形脈沖，利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在個脈沖去控制某一電路，則可使它在t tw w時間內(nèi)動作時間內(nèi)動作( (或者不或者不動作動作) )。 脈沖定時8.4.4 用用555定時器定時器組成組成多諧振蕩器多諧振蕩器1 1多諧振蕩器多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有

17、兩個暫穩(wěn)態(tài)。，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。2 2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)生替，從而產(chǎn)生自激振蕩自激振蕩，無需外觸發(fā)。，無需外觸發(fā)。3 3輸出周期性的輸出周期性的矩形脈沖信號矩形脈沖信號，由于含有豐富的，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。1 1、電路組成電路組成 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-2R1 1、）、）電路第一暫態(tài)，輸出為電路第一暫態(tài)，輸出為1 1。電容充電，電路轉(zhuǎn)換到。電容充電，電路轉(zhuǎn)換到第二暫態(tài)第二暫態(tài), ,輸出為輸出為0 02 2、工作原理、工作原理2 2、）、）電路第二暫穩(wěn)態(tài)，電容放電，電路轉(zhuǎn)換到第一暫態(tài)電路第二暫穩(wěn)態(tài)，電容放電，電路轉(zhuǎn)換到第一暫態(tài) TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-2R3、工作波形與振蕩頻率計算工作波形與振蕩頻率計算tPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C PLPH1