脈沖波形的產生與整形課件

1、第12章 脈沖波形的產生與整形12.1 555定時電路及其功能12.2 施密特觸發(fā)器12.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器12.4 多諧振蕩器第12章 脈沖波形的產生與整形12.1 555定時電路及12.1 55定時電路及其功能 數字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之 一是：它的工作信號是離散時間的脈沖信號。最常用的脈沖信號是方波(矩形波)。如何產生方波以及對不理想的方波如何整形，是本節(jié)討論的重點。12.1 55定時電路及其功能 數字電路 555定時器是將模擬電路和數字電路集成于 一體的電子器件。它使用方便,帶負載能力較強, 目前得到了非常廣泛的應用。 12.1.1 555定時器的工作原理 555定時器的內部電路

2、包括以下幾部分 : 一個由三個相等電阻組成的分壓器; 兩個電壓比較器: A1、A2 ;一個 RS 觸發(fā)器; 一個反相器和一個晶體管T。具體的 結構見后圖。 555定時器是將模擬電路和數字電路集成于 RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRRRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD電源放電閾值電控壓制地觸發(fā)輸出復位電源電壓范圍:4.5V 18VRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD8764RSQQ+-A1A2VCCT

3、HCOTRDTuoRD87645321RRR 三個電阻構成的分壓器給 兩個比較器提供基準電壓: A1 的為 2VCC / 3 , A2 的為 VCC / 3 。 首先討論上圖中彩色部分的電路的工作原理。RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876101000閾值端觸發(fā)端THTRRS比較的結果2VCC / 3小于2VCC / 3小于VCC / 3大于VCC / 3小于VCC / 3大于大于2VCC / 3SR+-A1A2VCCTHCOTR876521RRR閾值端觸發(fā)端101000閾值端觸發(fā)端THTRRS比較的結果2VCC / RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD8764

4、5321RRR晶體管TRSQuo100100保持0110保持保持導通截止RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS 觸發(fā)器功能表附錄:RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD876 綜合以上的分析結果,便可得到555的功能表:閾值端觸發(fā)端THTR2VCC / 3VCC / 3大于大于2VCC / 32VCC / 3VCC / 3VCC / 3小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001導通導通截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT 綜合以上的分析結果,便可得到555的功能表:閾12.2 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種脈沖信號

5、的整形電路，它具有回差電壓傳輸特性。uoui0uT-uT+uOHuOL施密特觸發(fā)器的符號12.2 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種脈沖信號的UIUCCT876532RSQQ-A1A2uoRD41RRR+-12.2.1用555電路構成施密特觸發(fā)器1.電路的組成UIUCCT876532RSQQ-A1A2uoRD41RRR2.工作原理OtUIOUCC2/3UCC1/3UCCUCC1）UI由0V上升，當UI1/3UCC時，比較器A1置1（高電平），比較器A2置0（低電平），基本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。2）UI繼續(xù)上升，當1/3UCCUI2/3UCC時，比較器A1置0（低電平），比較器A2置1（高電

6、平），基本RS觸發(fā)器置0，輸出低電平。2.工作原理OtUIOUCC2/3UCC1/3UCCUCC14）UI繼續(xù)上升，基本RS觸發(fā)器置0保持不變，輸出低電平。5）當UI下降到UI1/3UCC時，比較器A1置1（高電平），比較器A2置0（低電平），基本RS觸發(fā)器置1，輸出高電平。12.2.2 施密特觸發(fā)器的應用1）波形的變換與整形 利用施密特觸發(fā)器，可將三角波或正弦波變成方波。4）UI繼續(xù)上升，基本RS觸發(fā)器置0保持不變，輸出低電平。5tuiUT+UT-tuoUoHUoL輸入正弦波的波形變換情況tuiUT+UT-tuoUoHUoL輸入正弦波的波形變換情況EWB仿真輸入正弦波的波形變換情況EWB仿真

7、輸入正弦波的波形變換情況EWB仿真輸入三角波的波形變換情況EWB仿真輸入三角波的波形變換情況波形的整形tuituoUT+UT-U2T-通過調節(jié)UT+-U2T-的大小，實現了波形整形。波形的整形tuituoUT+UT-U2T-通過調節(jié)UT+-U 2. 555定時器的應用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 微電機起動停車控制電路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555S1 : 起動按鈕S2 : 停車按鈕 2. 555定時器的應用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 微電機起動停4816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機555uo閾值端觸發(fā)端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001

8、導通導通截止VCC /32VCC /3VCC /32VCC /32VCC /3VCC /3 僅按下起動按鈕 S1 , 則 TR VCC / 3 ; 未按 S2 , 當然 TH VCC / 3 , TH 2VCC / 3 , 未按 S1 , 當然TR VCC / 3 , 這時 uo = 0 , 電機停止運行。 如果松開 S2 , 電機仍不轉動 。4816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機555uo12.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡稱單穩(wěn)。 特點: 輸出端只有一個穩(wěn)定狀態(tài), 另一個狀態(tài)是暫穩(wěn)態(tài)。加入觸發(fā)信號后,它由穩(wěn)定狀態(tài)轉入暫穩(wěn)態(tài),經過一定時間以后,它又會自動返回原來的 穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定

9、狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)自動返回學習的重點:為什么會自動返回?需多少時間?12.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡稱單穩(wěn)。 特12.3.1 用555構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: （用于洗相曝光定時器）48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開 , 則 ui = 1 ;若S合上 , 則 ui = 0 。0t0t0tuiuCTuo2VCC /3TW12.3.1 用555構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: （用于洗相曝光定48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開 , 則 ui = 1 ;若S合上 , 則 ui = 0。0tuiTH 2VCC /3 , TR VCC /3 按鈕 S 處于打

10、開狀態(tài)時：uo = 0 , 555內的管T導通 , 電容 CT 被短路, TH =0.3V 。0tuCT2VCC /30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo按一下 S , TR VCC ,已有 TH 2VCC /3 , 且已 有 TR VCC /3 , uo = 0 ; 555內的晶體管T也由截止變成導通 , 電容CT 迅速放電而變成 0V。0tui0tuCT2VCC /30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS 48162357uouiVCCRRTCT

11、DTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo 由以上過程可以看出 : 按鈕每按動一次 , uo 便輸出一個正脈沖,其寬度 TW 由 RT CT 決定 。48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ紅白D1D2按一下按鈕 S未按uo0J的線圈不通電J 的結點不動作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅紅燈亮的時間即為曝光時間 TWTW = 1.1 RT CT48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ紅EWB仿真555單穩(wěn)觸發(fā)器（電位器R置于0）EWB仿真555單穩(wěn)觸發(fā)器（電位器R置于0）EWB仿真555單穩(wěn)觸發(fā)器（

12、電位器R置于52%）EWB仿真555單穩(wěn)觸發(fā)器（電位器R置于52%）12.4 多諧振蕩器 多諧振蕩器能產生矩形脈沖的自激振蕩器。由于矩形波形中除基波外，還包括許多高次諧波，因此又稱為多諧振蕩器。 多諧振蕩器一旦振蕩起來后，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫態(tài)作交替變化，輸出矩形脈沖，因此又被稱為無穩(wěn)態(tài)電路。12.4 多諧振蕩器 多諧振蕩器能產生矩形脈沖的自激12.4.1 用555構成多諧振蕩器: 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3首先說明如何用555 定時器構成多諧振蕩器:輸出波形12.4.1 用555構成多諧振蕩器: 48162357R4

13、8162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC 設電容C 原先未充電, 故 TH = TR 2VCC /3 , 立即 uo = 0 , 同時555內的管 T 導通,電容 C 經 R2 7# T1# 放電, 一直至VCC /3 , 使得uo 回到 1 , 進入循環(huán) .t1t2t348162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC /32VCC /30tuo 在 u0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2輸出方波的周期 T的計算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2輸出方波的EWB仿真555組成的多諧振蕩器EWB仿真555組成的多諧振蕩器0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T248162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC如何改變方波的占空比？改變充放電回路的時間常數！0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2