數(shù)字邏輯電路課程課件：第8章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形

1、第 8 章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形介紹施密特觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和多諧振蕩電路。多諧振蕩電路能直接產(chǎn)生脈沖信號(hào)。施密特觸發(fā)電路能對(duì)已有信號(hào)進(jìn)行變換;單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路可用于脈沖信號(hào)的定時(shí)、延時(shí)； 在數(shù)字技術(shù)的各種應(yīng)用中,經(jīng)常要用到矩形波、方波、鋸齒波等脈沖波形，其中矩形波和方波是較重要的波形。8.1 555集成定時(shí)器 555集成定時(shí)器是一種將模擬和數(shù)字電路集成于一體的電子器件,通過(guò)外加少量的阻容元件,能構(gòu)成多種用途的電路。 555集成定時(shí)器的型號(hào)較多，但所有雙極型產(chǎn)品型號(hào)后的3位數(shù)字都是555，CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后的4位數(shù)字都是7555。而且，它們的功能和外部引腳的排列完全相同。 為了提高集成度

2、,隨后又生產(chǎn)了雙定時(shí)器產(chǎn)品556（雙極型）和7556（CMOS型）。 8.1.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1.分壓器2.比較器3.RS鎖存器4.三極管放電開(kāi)關(guān)5.輸出緩沖器組成：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQOUT5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD8.1.2 定時(shí)器的邏輯功能1）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 2）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 3）Vi11/3VCC當(dāng)RD=1時(shí)：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD*Q的

3、高低確定TD 管是否導(dǎo)通。Vo=0Vo=1 Vo不變稱(chēng)TH為高電平觸發(fā)端；TR低電平觸發(fā)端。555定時(shí)器功能表00導(dǎo)通10VCCVCC導(dǎo)通1VCCVCC不變不變11VCCVCC截止RDVi1(TH)Vi2(TR)VO(OUT)TD(放電管) 特點(diǎn)：555定時(shí)器能在很寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，并可承受較大的負(fù)載電流。雙極型555定時(shí)器的電源電壓范圍為516V，最大的負(fù)載電流達(dá)200mA。CMOS型7555定時(shí)器的電源電壓范圍為318V，但最大負(fù)載電流在4mA以下。 8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器(Schmitt Trigger)邏輯符號(hào)及電壓傳輸特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo同相

4、輸出施密特觸發(fā)電路VT+稱(chēng)作為上觸發(fā)電平或正向閾值電壓;VT- 稱(chēng)作為下觸發(fā)電平或負(fù)向閾值電壓;ViVo反相輸出施密特觸發(fā)電路VoVoHVoLVT-VT+Vi0特點(diǎn)：1）有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)VOH和VOL , 但穩(wěn)態(tài)要靠輸 入電平來(lái)維持； 2）具有滯回電壓傳輸特性.當(dāng)輸入信號(hào)高于VT+ 時(shí),電路處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài); 當(dāng)輸入信號(hào)低于VT-時(shí), 電路處于另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)輸入信號(hào)處于兩觸發(fā)電平之間時(shí),其輸出保持原狀態(tài)不變。8.2.1 用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)電路1. 電路組成Vo8462153555VCCViVoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRT

5、HCORDTDVi2.工作原理當(dāng)Vi1/3VCC時(shí), VO=VOH;2) 當(dāng)1/3VCC Vi2/3VCC時(shí), VO=VOL.首先分析輸入電壓Vi由0逐漸升高的過(guò)程VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVi4) 當(dāng)1/3VCC Vi2/3VCC時(shí), VO 保持,VO=VOL;5) 當(dāng)ViVT+)的正觸發(fā)脈沖加到電路輸入端時(shí), 電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn), Vo=VOL,進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài). 隨著對(duì)電容C的充電,VR按指數(shù)規(guī)律下降,當(dāng)下降到略低于VT-時(shí),電路狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn),返回到原來(lái)的穩(wěn)態(tài),輸出Vo=VOH.VitVRt00VOt0VT+twVT-

6、8.3.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 根據(jù)電路工作特性不同，集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路分為不可重復(fù)觸發(fā)和可重復(fù)觸發(fā)兩種。 (a) 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作波形 (b) 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路工作波形 1&1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表 A1 A2 B Q Q 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 074121是不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路1不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 1&1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC兩種連接方法

7、：tw0.7RextCext2可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 74122是一種可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 74122功能表 74122的定時(shí)電阻、電容連接方式與74121相同，但輸出脈沖寬度tw為： tw0.32RCext 需要注意的是，74122是可重復(fù)的觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，只要在輸出脈沖結(jié)束之前，重新輸入觸發(fā)信號(hào)，就可以方便地延長(zhǎng)輸出脈沖的持續(xù)時(shí)間。 8.3.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的應(yīng)用1.脈沖整形ViV0tt001&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脈沖的延時(shí)1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&1RICXRXCX345910

8、1161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC3.脈沖的定時(shí)1&1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一個(gè)測(cè)頻的例子8.4 多諧振蕩器 能自行產(chǎn)生具有一定頻率和一定脈寬的矩形脈沖的電路. 多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài), 有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài). 且兩暫穩(wěn)態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換都不需要外加觸發(fā)信號(hào), 而是靠電路本身完成的.8.4.1 用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器VoVCC+-U

9、C1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf R21.電路組成VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作原理占空比:正脈寬T1與周 期T之比T1R1+R2q= T=R1+2R2Q=0,TD截止,VCC R1 R2 C充電,VC按指數(shù)規(guī)律 上升;2) 當(dāng)VC略大于2/3VCC，輸出Vo 由1轉(zhuǎn)換為0；

10、4) 當(dāng)VC降至略低于1/3VCC，輸出Vo 由0轉(zhuǎn)換為1。3) Q=1,TD導(dǎo)通,CR2 TD放電， VC按指數(shù)規(guī)律下降； 555構(gòu)成振蕩器電路簡(jiǎn)單,頻率易于調(diào)節(jié)靈敏度較高; 上述電路占空比q=T1/T衡大于0.5,調(diào)節(jié)不方便. 555構(gòu)成振蕩器頻率振蕩低(一般不超過(guò)幾百KHz),且頻率穩(wěn)定度不高. 3.電路特點(diǎn)4.改進(jìn)電路VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比:T1R1q= T=R1+R2當(dāng)R1=R2時(shí), q=1/2當(dāng)R1R2時(shí), q1/2當(dāng)R1R2時(shí), q1/28.4.2 用施密特觸發(fā)電路構(gòu)成多諧振蕩器VCt0VOt0 VT+ VT-T1T2VCVoCRViT=T1+T2=RCLnVDD-VT-VDD-VT+RCLn0-VT+0-VT-8.4.3 石英晶體多諧振蕩器 石英晶體多諧振蕩器的主要特點(diǎn)為頻率穩(wěn)定高，其振蕩頻率由石英晶體的固有振蕩頻率決定。11G1G2RffoVoC2C1電感性電容性電容性foXf石英晶體符號(hào)和阻抗頻率特性0Rf為反饋電阻,阻值為10100M,為G1提供偏置;C1為溫度校正電容