模擬電子與數子數電課件

1、第六章脈沖波形的產生與整形6.1 555定時器（74）6.2 555定時器的應用（76）6.3 CMOS多諧波發(fā)生器（82）一、電路組成6.1 555定時器電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下幾部分組成：（1）三個5k電阻組成的分壓器。（2）兩個電壓比較器 C1和C2。CC&1RS5k5k5k12VRC-VTROUTDDD(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位TH閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入(7)DISVT放電端(1)G1G2G3G2（3）基本RS觸發(fā)器，（4）放電三極管T及緩沖器G。電路符號CC&1RS5k5k5k12VRC-VTROUTDDD(2)(6)(

2、5)(8)(4)(3)電源復位TH閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入(7)DISVT放電端(1)G1G2G3G212658437DISTRTHC-VVDDOUT555DR二邏輯功能（1）4腳為復位輸入端（ RD ），當RD為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時，應將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當其懸空時，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。1/3VCC2/3VCCCC&1RS5k5k5k12VRC-VTROUTDDD(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位TH閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入(7)DISVT放電端(1)G1G2G3G2（3）2腳

3、為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。1/3VCC2/3VCC閾值輸入閾值輸入復位輸出vI1vI2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不變功能表CC&1RS5k5k5k12VRC-VTROUTDDD(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位TH閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入(7)DISVT放電端(1)G1G2G3G26.2 555定時器的應用用555定時器構成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。（一） 電路組成及

4、工作原理1/3VCC2/3VCC電路符號COUT5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放電端I1(3)GV&vCC(4)TCCCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC22. 電壓滯回特性和主要參數 （2）主要靜態(tài)參數 （a）上限閾值電壓VT+ vI上升過程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VOL時，所對應的輸入電壓值。VT+=2/3VCC。 （b）下限閾值電壓VT vI下降過程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VOH時，所對應的輸入電壓值。VT=1 /3VCC。 （3）回差電壓VT VT= VT+VT=1 /3VDD（1）電壓滯回特性1/3VCCVoVi0傳輸

5、特性VOHVOL2/3VCC1/3VCC2/3VCCVT+VT VTVT+VT VTvItO1vt電路符號O2vtO1vtVCC21265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvDDVVCCRvVoutvO1C5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放電端I1(3)GV&vDD(4)TCCCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC（二） 施密特觸發(fā)器的應用1. 用作接口電路將緩慢變化的輸入信號，轉換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2. 用作整形電路把不規(guī)則的輸入信號整形成為矩形脈沖。輸入輸出VT+VT- 3. 用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號中，選

6、出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。 0vctvo0t二、 多諧波發(fā)生器多諧波發(fā)生器能產生矩形脈沖波的自激振蕩器。（一） 電路組成及工作原理2/3VCC1/3VCC振蕩頻率的估算（1）電容充電時間T1：（用三要素法計算）（2） 電容放電時間T2（3）電路振蕩周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）輸出波形占空比q（4）電路振蕩頻率fvctv0UTt2/3VDDTT1T2001/3VDD 占空比可調的多諧波發(fā)生器 利用二極管的單向導電性，把電容C充電和放電回路隔離開，再加上一個電位器，便可構成占空比可調的多諧振蕩器。 可計算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：26VC

7、CRDOUT5553vI2I1v84v7VCCC150.01FC1vCDD12RPPR”（二）多諧波發(fā)生器的應用1. 簡易溫控報警器 2. 雙音門鈴。三. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，自動返回到穩(wěn)態(tài)。（1）無觸發(fā)信號輸入時電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當vI=1時，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（一） 電路組成及工作原理（2）vI下降沿觸發(fā) 當vI下降沿到達時，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉入暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經R向C充電。時間常數1=RC，vC由0V開始增大，在

8、vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動返回時間當vC上升至2/3VCC時，vO變0，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復過程當暫穩(wěn)態(tài)結束后，C通過飽和導通的T放電，時間常數 2=RCESC，由于RCES很小，所以放電很快。C放電完畢，恢復過程結束。 主要參數估算(1) 輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計算）（2）恢復時間tre tre=（35）2（3）最高工作頻率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 最高工作頻率:TTW （二）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用1. 延時與定時（1）延時圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時間tW。（2）定時當v/O=1時，與門打開，vO=

9、 vF。當v/O=0時，與門關閉，vO為低電平。與門打開的時間是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。 *附加:2. 整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號vI，整形成為幅度和寬度都相同的標準矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時間。*附加: 3. 觸摸定時控制開關 555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應電壓相當于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個負脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結束時，555輸出端恢復低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關可用于夜間定時照明，定時時間可由RC參數調節(jié)。*附加: 4. 觸摸

10、、聲控雙功能延時燈555和T1、R3、R2、C4組成單穩(wěn)定時電路，定時（即燈亮）時間約為1分鐘。當擊掌聲傳至壓電陶瓷片時，HTD將聲音信號轉換成電信號，經T2、T1放大，觸發(fā)555，使555輸出高電平，觸發(fā)導通晶閘管SCR，電燈亮；同樣，若觸摸金屬片A時，人體感應電信號經R4、R5加至T1基極，也能使T1導通，觸發(fā)555，達到上述效果。 6.3 CMOS多諧波發(fā)生器一、電路的組成11G21GR100kRC二、電路的工作原理因為CMOS電路的輸入阻抗很高，其輸入電流近似為0，又因為，其輸出高、低電平分別接近UDD和OV，所以CMOS反相器可以看作是一個電壓控制的電子開關。T=T1+T2=2RCl

11、n 1.4RC 振蕩周期為 2. 基本特性1. 結構：極板間加電場極板間加機械力晶體機械變形晶體產生電場壓電效應：交變電壓機械振動交變電壓機械振動的固有頻率與晶片尺寸有關，穩(wěn)定性高。當交變電壓頻率 = 固有頻率時，振幅最大 符號壓電諧振（三）石英晶體有兩個諧振頻率。當f=fs時，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X=0； 當f=fp時，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗無窮大。 由晶體本身的特性決定： fs fp f0（晶體的標稱頻率） 石英晶體的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達10-1010-11。3.石英晶體的選頻特性X感性0容性4. 石英晶體的等效電路與頻率特性等效電路：（1）串聯(lián)諧振頻率特性： 晶體等效純阻且阻值0（2）并聯(lián)諧振通常所以X感性0容性本章小結1多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，不需要外加輸入信號，就可以自動地產生出矩形脈沖。用555定時器可以組成多諧振蕩器，用石英晶體也定時器可以組成多諧振蕩器。石英晶體振