脈沖波形的變換與產(chǎn)生

1、8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8.3 多多諧振蕩諧振蕩器器8.4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用8 脈沖波形的變換與產(chǎn)生脈沖波形的變換與產(chǎn)生P424 8.1.4、 8.2.2、8.4.3、 8.4.4、4 4、掌握由、掌握由555555定時器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸定時器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計算。算。1 1、理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸、理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。發(fā)器的電路組成及工作原理。2 2、理解多諧、單穩(wěn)、施密

2、特觸發(fā)器、理解多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器MSIMSI器件的邏輯器件的邏輯功能及主要指標(biāo)計算。功能及主要指標(biāo)計算。3 3、理解、理解555555定時器的工作原理。定時器的工作原理。教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求 數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之一：數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之一：工作信號是離散的脈沖信號。工作信號是離散的脈沖信號。 最常用的脈沖信號是矩形波。最常用的脈沖信號是矩形波。 如何產(chǎn)生矩形波以及對不理想的矩形波如何整如何產(chǎn)生矩形波以及對不理想的矩形波如何整形，是本章討論的重點形，是本章討論的重點。概述概述1、獲取矩形脈沖的方法：、獲取矩形脈沖的方法：利用各種形式的多諧振蕩器利用各種形式的

3、多諧振蕩器直接產(chǎn)生直接產(chǎn)生符合要求的矩形脈沖。符合要求的矩形脈沖。另一種是利用脈沖信號的另一種是利用脈沖信號的變換變換電路（如施密特觸發(fā)器和電路（如施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器），將現(xiàn)有的非矩形信號變換成矩形脈沖信單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器），將現(xiàn)有的非矩形信號變換成矩形脈沖信號。此時電路本身不產(chǎn)生脈沖信號，而僅僅起脈沖波形的號。此時電路本身不產(chǎn)生脈沖信號，而僅僅起脈沖波形的變換作用。變換作用。直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖的電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖的電路脈沖振蕩電路。脈沖振蕩電路。把非矩形脈沖信號變成矩形脈沖信號的電路把非矩形脈沖信號變成矩形脈沖信號的電路脈沖整形電路脈沖整形電路2、脈沖電路的分類：、脈沖電路

4、的分類：脈沖電路脈沖電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器多諧振蕩器（無穩(wěn)態(tài)）多諧振蕩器（無穩(wěn)態(tài)）施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.1 用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點： 在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài); ; 由于電路中由于電路中RC延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能常保持

5、，延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能常保持，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間僅取與時間僅取與RC參數(shù)值有關(guān)。參數(shù)值有關(guān)。8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MSI集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用用555定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按電路形式不同按電路形式不同單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類分類工作特點劃分工作特點劃分8.1.1 用用CMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路

6、組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 1. 電路電路CMOS與非門與非門構(gòu)成的微分型構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOS或非門或非門構(gòu)成的微分型構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 穩(wěn)態(tài)為穩(wěn)態(tài)為1負(fù)脈沖觸發(fā)負(fù)脈沖觸發(fā)穩(wěn)態(tài)為穩(wěn)態(tài)為0正脈沖觸發(fā)正脈沖觸發(fā) R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO1 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 電路處于一種穩(wěn)態(tài)：電路處于一種穩(wěn)態(tài)： 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 00 01 11 10 0

7、 o =0 c =0a)沒有觸發(fā)信號時，沒有觸發(fā)信號時， I=0設(shè)定設(shè)定CMOS反相器的閾值電壓反相器的閾值電壓2THDDVV 工作原理：工作原理：b)b)外加觸發(fā)信號外加觸發(fā)信號 d d =VTH迅速使迅速使 o1 = 0 o =1電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 電容充電電容充電 I21 10 0 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 產(chǎn)生如下正反饋過程：產(chǎn)生如下正反饋過程： vO vI vO1 vI2 vI 0 t vd 0 t vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 O1c)c)電容充電電容充電, ,電

8、路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài)電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài) 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 01 1 I2 I2 =VTH產(chǎn)生如下正反饋過程：產(chǎn)生如下正反饋過程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0電容放電電容放電 c =0vo2 vO1 vR vI 0 t vd 0 t vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 tw tw0.7RC （1） 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw(2) 恢復(fù)時間恢復(fù)時間tre tre （35） (3) 最高工作頻率最高工作頻率 fmax 3、 主要參數(shù)的計算

9、主要參數(shù)的計算 vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC C vC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RCln2rew11ttTfminmax 4. 討論討論a)在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t= t2)瞬間，門瞬間，門G2的輸入電壓的輸入電壓 I2達(dá)到達(dá)到VDD+VTH，可能損壞可能損壞G2門，怎么辦？門，怎么辦？c) 由由TTL與非門與非門構(gòu)成單穩(wěn)電路時構(gòu)成單穩(wěn)電路時 vO1 G1 1 1 G2

10、 C vI R VDD vO Cd Rd vO 1 G3 VD 加保護(hù)二極管加保護(hù)二極管為了保證穩(wěn)態(tài)時為了保證穩(wěn)態(tài)時G2的輸入低的輸入低電平，電阻電平，電阻R要小于要小于0.7k 。為了保證穩(wěn)態(tài)時為了保證穩(wěn)態(tài)時G1的輸入電平的輸入電平大于大于VON，電阻，電阻Rd要大于要大于2k 。d)由由CMOS門門電路構(gòu)成單穩(wěn)電電路構(gòu)成單穩(wěn)電路時，路時， Rd 、R不受此限制。不受此限制。 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO1 b)為了改善輸出波形，為了改善輸出波形，加加G3門。門。8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a)v vO Ov vI

11、 It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā) 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121QQ觸發(fā)信號控制電路觸發(fā)信號控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器微分型單穩(wěn)觸發(fā)器輸出緩沖電路輸出緩沖電路74121的輸出脈沖寬度的輸出脈沖寬度tW0.7RC A1、A2是兩個下降沿有效是兩個下降沿有效的觸發(fā)信號輸入端，的觸發(fā)信號輸入端，B是上升是上升沿有效的觸發(fā)信號輸入端。沿有效的觸發(fā)信號輸入端。Q和和Q是兩個狀態(tài)互補的輸出端是兩個狀態(tài)互補的輸出端Rext/Cext、Cext是外接定時電

12、阻是外接定時電阻和電容的連接端，外接定時電和電容的連接端，外接定時電阻阻R（R=2k30k）接在接在VCC和和Rext/Cext之間，外接定時之間，外接定時電容電容C（C=10pF10F）接在接在Cext（正）和正）和Rext/Cext之間。之間。74121內(nèi)部已設(shè)置了一個內(nèi)部已設(shè)置了一個2k的定時電阻，的定時電阻，Rint是其引出端，是其引出端，使用時只需將使用時只需將Rint與與VCC連接起連接起來即可，不用時則應(yīng)將來即可，不用時則應(yīng)將Rint開開路。路。(a) 74121的引腳排列圖的引腳排列圖141312111098741211234567Rext/ CextVCCNC NCCextR

13、intNC A1QQA2GNDBNC輸出脈沖寬度：輸出脈沖寬度： tw0.7RC 電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性 (1)工作原理工作原理在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號輸入，但由于在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號輸入，但由于G4門在此期間關(guān)閉，門在此期間關(guān)閉，不會被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不會被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 觸觸發(fā)發(fā)信

14、信號號控控制制電電路路 微微分分型型單單穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)觸觸發(fā)發(fā)器器 輸輸出出緩緩沖沖電電路路 (a) 邏輯圖 1000使電路不可使電路不可重復(fù)觸發(fā)重復(fù)觸發(fā)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài): Q=1 Q=074121功能表功能表 HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L(2) 邏輯功能表邏輯功能表不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變A1、A2中有一個或兩個為低電平，中有一個或兩個為低電平，在在B端輸入上升沿時電路被觸發(fā)端輸入上升沿時電路被觸發(fā)B 和和A1、A2中有一個或兩個為高中有一個或兩個為高電平，輸入端有一個或兩個下降電平，輸入端有一個或兩個下降沿時電路被觸發(fā)沿時電路被觸發(fā)(3)

15、74121的工作波形的工作波形HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L2、可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(1) MC14528的邏輯圖的邏輯圖TR+TRRDQQ(2) MC14528功能表功能表輸輸 出出清除清除禁止禁止禁止禁止單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)HHHLLLLLHHLHHQQTRTR+RD功能功能輸輸 入入輸輸 出出清清0禁止禁止禁止禁止單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)HHHLLLLLHHLHHQQTRTR+RD功能功能輸輸 入入(3) MC14528的工作波形的工作波形TR+TRQ輸輸 出出清除清除禁止禁止禁止禁止單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)單穩(wěn)HHHLLLLLHHLH

16、HQQTRTR+RD功能功能輸輸 入入MC14528的工作波形的工作波形TR+TRQt+tw8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1. 定時定時 該電路可用于頻率計該電路可用于頻率計 vO 與與門門 vA vB tW 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器觸發(fā)器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t A1 Rext/ Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2

17、tw2 vO 0 2. 延時延時HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L3. 噪聲消除電路噪聲消除電路 單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)單穩(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于大于噪聲寬度而噪聲寬度而小于小于信號脈寬，才信號脈寬，才可消除噪聲。可消除噪聲。 如果噪聲是寬度較窄的尖脈沖，而有用信號的寬度較大。如如果噪聲是寬度較窄的尖脈沖，而有用信號的寬度較大。如用用 I作為計數(shù)器觸發(fā)脈沖，干擾加入，就會造成計數(shù)錯誤。作為計數(shù)器觸發(fā)脈沖，干擾加入，就會造成計數(shù)錯誤。 vI Q vO 噪聲噪聲 C R VCC Cext Rext/Cext 74121 A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q

18、 vO 8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器8.2.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性電壓傳輸特性及工作特點：及工作特點： 施密特觸發(fā)器屬于施密特觸發(fā)器屬于電平電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號達(dá)到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。 電路有兩個閾值電壓。電路有兩個閾值電壓。 輸入信號增加和減少時，電路的閾值電輸入信號增加和減少時，電路的閾值電壓分別是壓分別是正向（上

19、限）閾值電壓正向（上限）閾值電壓(VT+)和和負(fù)向（下限）閾值電壓負(fù)向（下限）閾值電壓(VT-) 。同相同相輸出施密特觸發(fā)器輸出施密特觸發(fā)器反相反相輸出施密特觸發(fā)器輸出施密特觸發(fā)器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+ VOH VOL oVT+ vO VOH VOL VT- - vI 1、電路組成、電路組成2、工作原理、工作原理 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I18.2.1 用用CMOS門電路組成的施密特觸發(fā)器門電路組成的施密特觸發(fā)器O11I212I1vRRRvRRRv2 R1 R2 I為為三角波三角波 假定：假定： 2THDDVV 108 6 4

20、 2 0 vI/V 2 4 6 8 10 VOH VDD vO/V B (1) I上升上升當(dāng)當(dāng)vI1=0， = 0VvO只要只要 I1 VTH，則保持則保持 =VOHo當(dāng)當(dāng) =VTH，電路產(chǎn)生如下正反饋，電路產(chǎn)生如下正反饋 ： I1(a) 電路電路(b) 工作波形工作波形VT+VTtt001vIG11G2vOvI1vO1vIvOR1R2100I1THvV211I1THTDDT12122(1)THRRRvVVVVVRRRRRTH2DDVV回差電壓（滯后電壓）：回差電壓（滯后電壓）：VT VTVT前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為：前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為：VTVTVT(1+R1/R2)

21、VTH(1R1/R2)VTH2VTHR1/R2它與它與R1/R2成正比，改變成正比，改變R1/R2就可以調(diào)整回差電壓的大小。就可以調(diào)整回差電壓的大小。下限閾值電壓下限閾值電壓上限閾值電壓上限閾值電壓 傳傳輸輸特性曲線特性曲線 工作波形工作波形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 1 v vo ov vI I 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 1 vI vO 8.2.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器 vI vO vO， VDD TP1 TP2 TP3 TN5 TN4 TN6 vS2 vS5 TP7 TN8 TP9 TN

22、10 TN12 TP11 VDD 施施密密特特電電路路 整整形形電電路路 輸輸出出電電路路 1 vI vO 例：例：CC40106、74LS14六施密特觸發(fā)器（六施密特觸發(fā)器（反相反相輸出）輸出）8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT+T+v vT-T- 1 vI vO 1. 1. 波形變換波形變換 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (b) vO vI 1 2. 波形的整形波形的整形 vO vI 1 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t

23、 (a) 1 v vo ov vI I o VT+ vO VOH VOL VT- 合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。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 3.3.消除干擾信號消除干擾信號 VT- vI 0 VT+ 0 t 1 o oI I4. 幅度鑒別幅度鑒別 o VT+ vO VOH VOL VT- - vI vO VOH VOL 0 施密特觸發(fā)器是施密特觸發(fā)器是屬于電平觸發(fā)器件屬于電平觸發(fā)器件，它能夠，它能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，所以抗干脈

24、沖的電路。而且由于具有滯回特性，所以抗干擾能力也很強。擾能力也很強。施密特觸發(fā)器在脈沖的整形電路中應(yīng)用很廣。施密特觸發(fā)器在脈沖的整形電路中應(yīng)用很廣。8.3 多諧振蕩器多諧振蕩器8.3.1 由由CMOS門電路組成的多諧振蕩器門電路組成的多諧振蕩器8.3.2 由由施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器構(gòu)成的波形產(chǎn)生電路構(gòu)成的波形產(chǎn)生電路8.3.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器多諧振蕩器的基本組成：多諧振蕩器的基本組成：開關(guān)器件開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平產(chǎn)生高、低電平反饋延遲環(huán)節(jié)（反饋延遲環(huán)節(jié)（ RC電路電路）：利用）：利用RC電路的電路的充放電特性充放電特性實現(xiàn)實現(xiàn)延時，輸出電壓經(jīng)延時后，延時，輸出電壓經(jīng)延時后，

25、反饋反饋到開關(guān)器件到開關(guān)器件輸入端輸入端，改變電，改變電路的輸出狀態(tài)，以獲得所脈沖波形輸出。路的輸出狀態(tài)，以獲得所脈沖波形輸出。概述概述 開開關(guān)關(guān)電電路路 RC延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)8.3.1 由由CMOS門門電路組成的多諧振蕩器電路組成的多諧振蕩器 1. 電路組成電路組成 vID1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vOG1 G2 +VDD VC 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 組成的多諧振蕩器組成的多諧振蕩器.o1 =1, o =0 時，電容時，電容充電充電, I增加增加;o1 =0, o =1 時，電容時，電容放電放電, I下降下降;o1與與o反相，電容

26、接在反相，電容接在o與與I之間之間: 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 2. 工作原理工作原理DDTH0O 2NFFVVVV假定假定 電路初態(tài)電路初態(tài)：=1vO1=0vOvC= 0V電容充電電容充電vCvIvI當(dāng)當(dāng)=VTH 時，時，迅速使迅速使G1導(dǎo)通、導(dǎo)通、 G2截止截止電路進(jìn)入電路進(jìn)入第二暫態(tài)第二暫態(tài)vO2=1vO1=0=0vO 1=1vO（1）第一暫穩(wěn)態(tài)（初態(tài)）電容充電，電路自動翻轉(zhuǎn)到第二暫穩(wěn)態(tài)）第一暫穩(wěn)態(tài)（初態(tài)）電容充電，電路自動翻轉(zhuǎn)到第二暫穩(wěn)態(tài)vIvO1vO G1 G2 VDD TP D3 TP D1 充充 電電 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C v

27、IVDDVTH0ttvOVDD0（2）第二暫穩(wěn)態(tài)電容放電，電路自動翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)）第二暫穩(wěn)態(tài)電容放電，電路自動翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)電容放電電容放電vCvIvI當(dāng)當(dāng)=VTH 時時，迅速使得迅速使得G1截止、截止、G2導(dǎo)通導(dǎo)通電路電路返回第一暫穩(wěn)態(tài)返回第一暫穩(wěn)態(tài)O2=0 O1=1vIvO1vO G1 G2 VDD TP D3 TP D1 放放電電 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暫暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) 第第二二 暫暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) t TRC1n41.4RC 由門電路組成的多諧振蕩器的振由門電路組成的多

28、諧振蕩器的振蕩周期蕩周期T取決于取決于R、C電路和電路和 VTH，頻率穩(wěn)定性較差。頻率穩(wěn)定性較差。 3. 振蕩周期的計算振蕩周期的計算THDDDD1lnVVVRCT THDD2n1VVRCT vI(0+) 0；vC( ) VDD =RC, t = t2-t1T1 :vI(0+) VDD ；vC( ) 0 =RC, t = t3-t2T2 : THTHDD2DD21n1V)VV(VRCTTT vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暫暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) 第第二二 暫暫穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài) t vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t C Cv vo ov

29、vI IR R1 18.3.2 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器CRvOvIvIvOVT+VTVOHVOLOOttT1T201VT+VT1001)ln( lnlnlnlnTTTDDTDDTTTDDTDD21TT2TDDTDD1VVVVVVRCVVRCVVVVRCTTTVVRCTVVVVRCTVCCCextRext/CextA1A2BQC1R174121()Q1CextRext/CextA1A2BQC2R274121()VCCVCCVCCSVCCvOQ2由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器0000HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHH

30、HHHL LVCCCextRext/CextA1A2BQC1R174121()Q1CextRext/CextA1A2BQC2R274121()VCCVCCVCCSVCCvOQ20010 0HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL LVCCCextRext/CextA1A2BQC1R174121()Q1CextRext/CextA1A2BQC2R274121()VCCVCCVCCSVCCvOQ2110010HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL LVCCCextRext/CextA1A2BQC1R174121()Q1CextRext/CextA1

31、A2BQC2R274121()VCCVCCVCCSVCCvOQ2011 010HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL LVCCCextRext/CextA1A2BQC1R174121()Q1CextRext/CextA1A2BQC2R274121()VCCVCCVCCSVCCvOQ211001)7(. 0T2211CRCR0HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L8.3.3 石英晶體振蕩器石英晶體振蕩器1、石英晶體電路符號和選頻特性、石英晶體電路符號和選頻特性電路符號電路符號 阻抗特性阻抗特性 fXf0電電感感性性電電容容性性電電容容性性當(dāng)

32、當(dāng) f = f0 時時,電抗電抗 X = 02、石英晶體振蕩器、石英晶體振蕩器R: R和非門形成負(fù)反饋，使和非門形成負(fù)反饋，使G工作在線性放大區(qū)工作在線性放大區(qū)C1 : 耦合電容耦合電容C2 : 抑制高次諧波抑制高次諧波 G1 1 G2 1 C1 R C2 R vO 晶振與晶振與G形成正反饋形成正反饋 1 2 1 & 石 英 晶 體 振 蕩 器 1J 1K VCC CP vO Q Q & C1 CPQ 1 23、雙相脈沖產(chǎn)生電路雙相脈沖產(chǎn)生電路8.4 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用8.4.1 555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)

33、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定時器組成定時器組成多諧振蕩器多諧振蕩器 555定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路定時器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路, 廣泛用于廣泛用于信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。信號的產(chǎn)生、變換、控制與檢測。 8.4 555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，放電端集電極開路輸出三極管，放電端1、電路、電路 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)8.4.1 555定時器定時器復(fù)位端，復(fù)位端，低電平有效低電平有效閾值閾值輸入端輸入端觸發(fā)觸

34、發(fā)輸入端輸入端 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G電壓控制端電壓控制端CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位12658437Ov,vI2vI1vvICVCCvO555(a)(b)DR閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端1&vICVCC5kC1C2G1G2G3T+2658437RDQQvI1vI2+5k5k1vOvO&G4SR011飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通02、工作原理、工作原理(

35、1) RD=0時，時， vo=0，T導(dǎo)通導(dǎo)通1&vICVCC5kC1C2G1G2G3T+2658437RDQQvI1vI2+5k5k1vOvO&G4SR2VCC/3VCC/300011111飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通1I1CCI2CC21(2)1V , V 33DR ，時,vo=0，T導(dǎo)通導(dǎo)通懸空懸空1&vICVCC5kC1C2G1G2G3T+2658437RDQQvI1vI2+5k5k1vOvO&G4SR2VCC/3VCC/3111狀態(tài)不變狀態(tài)不變I1CCI2CC21(3)1V , V ,33 DR ，vo保持不變，保持不變，T狀態(tài)不變狀態(tài)不變1&vICVCC5

36、kC1C2G1G2G3T+2658437RDQQvI1vI2+5k5k1vOvO&G4SR2VCC/3VCC/31010100截止截止1I1CCI2CC21(4)1V, V ,33D R ，vo=1，T截止截止 3、555定時器功能表定時器功能表 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放電管放電管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

37、 CC32V CC32V CC32V CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvC CDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位12658437Ov,vI2vI1vvICVC CvO555(a)(b)DR閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端l當(dāng)電壓控制端（當(dāng)電壓控制端（5引腳）懸空時，引腳）懸空時，C1、C2的基準(zhǔn)電的基準(zhǔn)電壓分別為：壓分別為：CC32VCC31V和和l當(dāng)電壓控制端外加固定電壓當(dāng)電壓控制端外加固定電壓vIC，C1、C2的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓分別為：分別為：ICv12ICv和和把上述分析中的把上述分析中的 和和 ，分別換為，分別換為 ， 所有結(jié)

38、論都成立。所有結(jié)論都成立。23CCVCCv31ICv12ICv和和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 vO vI如何改變電路的閾值電壓和回差電壓如何改變電路的閾值電壓和回差電壓? vI VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O t t vO O VCC/3 vI 2VCC/3 0.01CF提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的濾提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的濾波電容，旁路高頻干擾波電容，旁路高頻干擾 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 VCC VCC1

39、8 4 555 6 2 vI R vO2 vO1 VIC 0.01 F 7 3 5 1 波形變換波形變換 t 1 3 VCC 2 3 VCC vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_電路的頻率可變電路的頻率可變?占空比可變占空比可變?如何改變占空比如何改變占空比?回差電壓減小回差電壓減小,占空比如何變化占空比如何變化? 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路(多諧振蕩器多諧振蕩器 ) CvovIR VCC 8 4 555 6 2 R 0.01 F 7 3 5 1 C vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln

40、()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVV CvovIR8.4.3 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（不可重復(fù)觸發(fā)）（不可重復(fù)觸發(fā)） 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 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)GvI工作原理工作原理接通接通VCC

41、后，后，C充電充電當(dāng)當(dāng)vc上升到上升到2VCC/3時時:0 01 1010將觸發(fā)器置將觸發(fā)器置0，vo0T導(dǎo)通，導(dǎo)通，C放電，放電， vc 0 ，vo0保持保持 R=S=1，保持，保持當(dāng)無觸發(fā)信號時，觸發(fā)器將當(dāng)無觸發(fā)信號時，觸發(fā)器將為為vo = 0， vc=0的穩(wěn)定狀態(tài)。的穩(wěn)定狀態(tài)。1 1(1) 沒有觸發(fā)信號時沒有觸發(fā)信號時( vI )電路處于穩(wěn)態(tài)，電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出為輸出為0 13VCC TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G+UDDuouivI（2）外加觸發(fā)信號時）外加觸發(fā)信號

42、時(vI )CC31V0 01 11 10 01 1比較器比較器C20，觸發(fā)器由，觸發(fā)器由0翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)為為1， vo1，電路進(jìn)入，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。 T截止，截止，C充電，充電， vc升高升高只要只要vcCC32Vvo1保持不變保持不變 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G+UDDuouivI0 01 11 10 01 1（3）觸發(fā)信號消除后，電路自動返回到穩(wěn)態(tài)）觸發(fā)信號消除后，電路自動返回到穩(wěn)態(tài)當(dāng)當(dāng)vc升高升高 時時CC32V0 01 10 01 10 0比較器比較器C10，

43、 C21觸發(fā)器由觸發(fā)器由1翻轉(zhuǎn)為翻轉(zhuǎn)為0， vo0，T導(dǎo)通，電路導(dǎo)通，電路進(jìn)入進(jìn)入穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)。 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G+UDDuouivI0 01 11 10 01 1（4）恢復(fù)過程）恢復(fù)過程0 01 10 01 10 0電路由暫穩(wěn)態(tài)返回到電路由暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)時，穩(wěn)態(tài)時，T T導(dǎo)通，導(dǎo)通，C C通通過過T T放電，恢復(fù)為穩(wěn)放電，恢復(fù)為穩(wěn)定時的狀態(tài)。定時的狀態(tài)?？傊翰挥|發(fā)，總之：不觸發(fā)， vo0 ；觸發(fā)觸發(fā), vo1 ，維持一段時，維持一段時間又返回。間又返回。充電

44、回路：充電回路：VCC+RC 地（充電慢）地（充電慢）放電回路：放電回路：C T 地地（放電快）（放電快）tvi00vCt0vot2/3VCC 輸出矩形脈沖寬度輸出矩形脈沖寬度 tW = RCln3 1.1RC2/3VccvCvI(S)vO 在充電過程中在充電過程中vI 010變化，變化，C1=1，C2= 010,Q保持為保持為1，電路狀態(tài)不變（，電路狀態(tài)不變（T截止，截止，C保持充電狀態(tài)）。保持充電狀態(tài)）。多次觸發(fā)時的情況：多次觸發(fā)時的情況：故該電路為故該電路為不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器： 用用555定時器組成定時器組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn) 8 4 7 6

45、 2 1 3 5 R VCC R1 C T vI vO 0.01 F 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: vI O t 8 4 2 5 3 7 6 vI 1 vIC C vO R VCC 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 觸摸定時控制開關(guān)觸摸定時控制開關(guān) 555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳輸入端（管腳2）加入一個負(fù)）加入一個負(fù)脈沖，脈沖，555輸出端輸出高電平，輸出端輸

46、出高電平，燈泡（燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時間（時間（tW）結(jié)束時，結(jié)束時，555輸出輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時該觸摸開關(guān)可用于夜間定時照明，定時時間可由照明，定時時間可由RC參數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P8.4.4 用用555定時器組成定時器組成多諧振蕩器多諧振蕩器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)voC)(-CCV-1R-2R2、工作原理、工作原理 TC1C2+-+(4)RS &5 k 5 k 5 k & & 1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)voC)(-CCV-1R-2R當(dāng)當(dāng)vc13VCC 時時v0=1，T截止截止當(dāng)當(dāng) vc 23VCC 時時,31VCCv0=1為第一暫穩(wěn)態(tài)。為第一暫穩(wěn)態(tài)。（1）接通電源，）接通電源，C充電，充電，vc升高升高v0保持為保持為1。26VCCRDO5 55 55