數(shù)字電子技術(shù)：lecture26 555定時(shí)器及其應(yīng)用

1、數(shù)字電子技術(shù)脈沖波形的產(chǎn)生和整形（3）內(nèi)容提要: 回顧555定時(shí)器及其應(yīng)用-單穩(wěn)觸發(fā)器-多諧振蕩器 7/18/2022圖10.5.32 .用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)電路用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路如圖10.5.3所示 其電壓傳輸特性如圖10.5.4所示。由圖可知，這是個(gè)典型的反相輸出的施密特觸發(fā)器。圖10.5.3圖10.5.4工作原理：圖10.5.3（1）當(dāng)vI vI VCC/3，Q=1，Q =0，觸發(fā)器保持原態(tài)；當(dāng) vI2VCC/3時(shí)， Q=0 （voVOL），Q =1。圖10.5.3（2）當(dāng) vI2VCC/3時(shí)， Q=0 ，Q =1；當(dāng)vI 減少時(shí)，2VCC/3 vI VCC/3

2、，Q=0，Q =1，觸發(fā)器保持原態(tài)；當(dāng)vI 減少到vIVCC/3，Q=1（voVOH），Q =0；圖10.5.3 故其正向閾值電壓為VT2VCC/3，負(fù)向閾值電壓為 VTVCC/3，故電路的回差電壓為VT VCC/3。若改變回差電壓的大小，則可通過(guò)5腳外接電壓VCO來(lái)改變。其圖形符號(hào)和功能表如圖10.5.2所示圖10.5.32 .用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)電路用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路如圖10.5.3所示3.用555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖10.5.5R其電路如圖10.5.5所示波形如圖10.5.6所示其工作過(guò)程如下圖10.5.6圖10.5.5R當(dāng)vI處于高電平時(shí)，電路的穩(wěn)定狀態(tài)

3、為vo0當(dāng)vI脈沖下降沿到達(dá)時(shí)，Q1， Q 0，此時(shí)放電管TD截止，VCC通過(guò)R給C充電，vC增加。當(dāng)vC2VCC/3時(shí)， Q0 （v00 ）， Q 1， C 通過(guò)TD放電。vI變成高電平，此時(shí)vC1和vC2輸出均為高電平，電路保持v00 圖10.5.6圖10.5.5R其輸出脈寬為圖10.5.6注：通常R的取值在幾百歐姆到幾兆歐之間，電容的取值范圍為幾百皮法到幾百微法，tW的范圍為幾微妙到幾分鐘。但tW越大，其精度和穩(wěn)定度也要下降。4. 用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器圖10.5.7其構(gòu)成電路如圖10.5.7所示對(duì)應(yīng)的波形如圖10.5.8所示圖10.5.8圖10.5.7電路的振蕩周期為振蕩頻率為

4、上式標(biāo)明，改變R和C就可改變振蕩頻率。用CB555組成的多諧振蕩器最高頻率為500KHz，用CB7555組成的多諧振蕩器最高頻率可達(dá)1MHz。 為了改變占空比，可采用圖10.5.9所示電路。例6.5.1 圖6.5.10為由555定時(shí)器構(gòu)成的簡(jiǎn)易觸摸開(kāi)關(guān)，試分析是什么電路？二極管能亮多長(zhǎng)時(shí)間？解：此電路為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二極管亮的時(shí)間為例10.5.2兩相時(shí)鐘發(fā)生器電路如圖10.5.11所示已知R1510，R210K，C=0.1F。(1)說(shuō)明555定時(shí)器組成何種電路？(2)畫(huà)出vo、1和2的波形。(3) 計(jì)算1的周期T和脈沖寬度。解：（1) 此電路為555構(gòu)成的多諧振蕩器；（2) vo、1和2的波形如

5、圖10.5.12所示(3)由于vo和CLK頻率相同，故例10.5.3 試分析圖10.5.13所示電路的工作原理。解：為電壓頻率轉(zhuǎn)換電路，也叫壓控振蕩器11.1 概述一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的框圖如圖11.1.1所示。用途: 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被控量一般為非電量，如溫度、壓力、位移等，首先由傳感器將它們轉(zhuǎn)化成連續(xù)變化的模擬量，再由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理和計(jì)算。處理后要經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，加到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)被控對(duì)象的大小。圖11.1.2為一個(gè)溫度控制系統(tǒng)：傳感器放大器A/D轉(zhuǎn)換微型計(jì)算機(jī)控制對(duì)象D/A轉(zhuǎn)換電加熱爐熱電偶執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖11.1.2溫度時(shí)

6、間2、主要性能指標(biāo) 為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度，另外對(duì)于過(guò)程控制和檢測(cè)需求， A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換速度。故轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)。3、概念及分類（1） D/A轉(zhuǎn)換器： 目前常用的D/A轉(zhuǎn)換器有: 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、 倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器、 權(quán)電容型D/A轉(zhuǎn)換器以及開(kāi)關(guān)樹(shù)型D/A轉(zhuǎn)換器等幾種類型。 將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（Digital to Analog），實(shí)現(xiàn)的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)寫(xiě)成DAC（DigitalAnalog Co

7、nverter）。2.A/D轉(zhuǎn)換器： 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換（Analog to Digital），實(shí)現(xiàn)的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)寫(xiě)為ADC（AnalogDigital Converter）。注：根據(jù)數(shù)字量的輸入輸出方式可以將D/A轉(zhuǎn)換器分成并行輸入和串行輸入兩種類型，將A/D轉(zhuǎn)換器分成并行輸出和串行輸出兩種類型。由于D/A轉(zhuǎn)換器電路的工作原理較A/D轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)單，且是A/D轉(zhuǎn)換器電路的組成部分，故先介紹D/A轉(zhuǎn)換器。 11.2 D/A轉(zhuǎn)換器 數(shù)字量是用代碼按位數(shù)組合起來(lái)表示的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每一位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成

8、相應(yīng)的模擬量，然后相加，即可得與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字模擬的轉(zhuǎn)換。D111101D/AA(電壓 或 電流) ？D/A轉(zhuǎn)換器的目的為：圖11.2.1為n 位D/A轉(zhuǎn)換器的原理框圖 D/A轉(zhuǎn)換器是由數(shù)碼寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)電路、解碼電路、求和電路及基準(zhǔn)電壓及部分組成。D/A轉(zhuǎn)換器的原理。 數(shù)字量是以串行或并行方式輸入并存儲(chǔ)在數(shù)碼寄存器中; 寄存器輸出的每位數(shù)碼驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)數(shù)位上的電子開(kāi)關(guān)將電阻解碼網(wǎng)絡(luò)中獲得的相應(yīng)數(shù)位權(quán)值送入求和電路中; 求和電路將各位權(quán)值相加就得到與數(shù)字量相應(yīng)的模擬量.*按解碼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同把D/A分為： 如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)型、倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)型、權(quán)電流型、權(quán)電容型以及開(kāi)關(guān)樹(shù)型。

9、*按模擬開(kāi)關(guān)電路的不同把D/A分為： CMOS開(kāi)關(guān)型和雙極型開(kāi)關(guān)型，其中雙極型開(kāi)關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器又分為電流開(kāi)關(guān)型和ECL電流開(kāi)關(guān)型。其中CMOS型功耗低，但速度慢。雙極型的轉(zhuǎn)換速度快。一個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)可表示為其中：2n-1、2n221、20稱為最高位（Most Significant Bit，簡(jiǎn)稱MSB）到最低位（Least Significant Bit，簡(jiǎn)稱LSB）的權(quán)。11.2.1 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器 圖11.2.2是4位權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖，它是由權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)、4個(gè)電子模擬開(kāi)關(guān)和1個(gè)求和放大器組成。1.組成:圖11.2.2（1）S3S0:為電子開(kāi)關(guān)，其狀態(tài)受輸入數(shù)碼d3d0的取值控制。當(dāng)di1時(shí)開(kāi)關(guān)接到參考電壓VREF上，有支路電流Ii流向求和放大器；當(dāng)di0時(shí)開(kāi)關(guān)接地，支路電流Ii為零。圖11.2.2（2）求和放大器A：為一個(gè)接成負(fù)反饋的理想運(yùn)算放大器。即：AV，iI0，Ro0。由于負(fù)反饋，存在虛短和虛斷，即VV0， iI0。（3）VREF：基準(zhǔn)電壓圖11.2.22.輸出電壓的計(jì)算：由于V V0，故各電流為輸出電壓為圖11.2.2取RFR / 2，則輸出電壓為圖11.2.2上式標(biāo)明，輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量Dn成正比。 2. 此電路的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用的電阻元件少。缺點(diǎn)是各個(gè)電阻的阻值相差較大，輸入數(shù)字量的位數(shù)越多，差別就越大，故很難保