第六章脈沖產(chǎn)生與整形電路

第六章脈沖產(chǎn)生與整形電路6.1施密特觸發(fā)器6.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3多諧振蕩器概述小結(jié)第六章概述一、矩形脈沖的基本特性1.矩形脈沖的二值性矩形脈沖二進(jìn)制數(shù)字信號高、低電平1、02.矩形脈沖的特性參數(shù)TT—

脈沖周期UmUm—

脈沖幅度0.5UmtWtW

—

脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—

上升時間tftf

—

下降時間3.獲得脈沖的方法：

1）自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。由多諧振蕩器來實現(xiàn)555定時器是構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡單實用的器件。

2）將已有波形（正弦波、鋸齒波等）整形為矩形脈沖。由施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)二、555

定時器1.電路組成分壓器比較器RS觸發(fā)器輸出緩沖晶體管開關(guān)+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uD2.基本功能+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uDCOTHTR0UOL飽和>2VCC/3

111UOL>VCC/3

飽和<2VCC/3

>VCC/3

不變不變<2VCC/3<VCC/3

UOH截止0

1

1

0UTHuoTD的狀態(tài)UR3.555定時器的外引腳和性能55512348765電源電壓輸出高電平帶拉/灌電流負(fù)載能力雙極型（TTL）4.516V≥90%VCC200mA單極型（CMOS）318V≥95%VDD拉電流1mA灌電流3.2mA6.1施密特觸發(fā)器（SchmittTrigger）6.1.1用555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器一、普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT–上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：二、電路組成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理

uItUOH

uOtUOLOO011010UCO外加UCO時,可改變閾值和回差電壓+VDDuO2uI上升時與2VCC/3比uI下降時與VCC/3比三、滯回特性及主要參數(shù)1.滯回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+uI增大時與上限閾值比特點:uI減小時與下限閾值比上限閾值電壓2.主要靜態(tài)參數(shù)回差電壓下限閾值電壓回差電壓UT=UT+–UT–6.1.2集成施密特觸發(fā)器一、CMOS集成施密特觸發(fā)器1.引出端功能圖CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B2.主要靜態(tài)參數(shù)CC40106、CC4093的主要靜態(tài)參數(shù)電參數(shù)名稱符號測試條件參數(shù)單位VDD最小值最大值上限閾值電壓UT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值電壓UT–510150.92.542.85.27.4V滯回電壓UT510150.31.21.61.63.45V二、TTL集成施密特觸發(fā)器（略）6.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例一、接口與整形1.接口MOS或CMOS1把緩變輸入信號轉(zhuǎn)換為TTL系統(tǒng)要求的脈沖正弦波振蕩器12.整形輸入輸出UT+UT–二、閾值探測、脈沖展寬和多諧振蕩器1.閾值探測輸入UT–UT+輸出2.脈沖展寬CAuOuIuA集電極開路輸出uIuAuOUT+UT–3.多諧振蕩器CuO1RUOHUT+UOL>UT+UOH<

UT–6.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點:1.只有兩種狀態(tài):穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)；2.外來觸發(fā)（窄）脈沖使:穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)；3.暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間僅取決于電路參數(shù),

與觸發(fā)脈沖無關(guān)。用途；定時：產(chǎn)生一定寬度的方波。延時：將輸入信號延遲一定時間后輸出。整形：把不規(guī)則波形變?yōu)閷挾取⒎榷枷嗟鹊拿}沖。6.2.1用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路組成及工作原理+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI與

VCC/3比較uC與

2VCC/3比較穩(wěn)態(tài)：

TD飽和,Q=0110101飽和暫穩(wěn)態(tài)：

TD截止,Q=

1110截止暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)自動0100導(dǎo)通飽和110062784153555RC++VCC0.01FuI+uC–二、工作波形uOuIVCC0uC02VCC/3VCCuO三、主要參數(shù)1.輸出脈沖寬度

twtwuC（0+）=0,uC（）

=

VCCuC（tw）

=2VCC/

32.恢復(fù)時間tre很小2=RCESC3.最高工作頻率

fmax6.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121非重復(fù)觸發(fā)—只能在穩(wěn)態(tài)接受輸入信號。1.圖形符號1>1&TR–ATR–BTR+RintCextRICXRX/CXRext

/

Cext表示不屬于邏輯狀態(tài)連接下降沿觸發(fā)輸入上升沿觸發(fā)輸入非重復(fù)觸發(fā)外接定時電阻、電容VCC內(nèi)接接定時電阻引出端2.功能表輸入輸出注TR–ATR–BTR+QQLH

LHLHHLHLHLHLH保持穩(wěn)態(tài)HH

HHH下降沿觸發(fā)L

L上升沿觸發(fā)3.主要參數(shù)輸出脈寬

tw:輸入觸發(fā)脈沖最小周期

Tmin

:周期性輸出脈沖最大占空比

q:二、可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122可重復(fù)觸發(fā)—在暫穩(wěn)態(tài)期間,能夠接受新的觸發(fā)信號。1.圖形符號1TR–ATR–BTR+ARintCextRICXRX/CXRext

/

Cext&RTR+BRD直接復(fù)位可重復(fù)觸發(fā)2.功能表輸入輸出注RDTR–ATR–BTR+ATR+BQQL

HHLLLHLHLHLH復(fù)位保持穩(wěn)態(tài)HLHHL

H

HLHLHL

HH

LHH上升沿觸發(fā)HHHHHHHH

HHH下降沿觸發(fā)當(dāng)定時電容C>1000pF時:6.2.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例一、延時與定時1.延時1uIuO&uOuFuIuOtW2.定時選通uFuO二、整形uIuO6.3多諧振蕩器AstableMultivibrator6.3.1555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL一、電路組成和工作原理62784153555R1C1+R2C2+VCC二、振蕩頻率的估算和占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCC(1)C充電時間tw1uC（0+）

=VCC

/

3,uC（）

=

VCC充電時間常數(shù)1=（R1+R2）C(2)C放電時間tw2可求得:放電時間常數(shù)2=R2C1.振蕩頻率的估算(3)

振蕩頻率f

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2Ttw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2CT=0.7（R1+2R2）C振蕩周期：振蕩頻率：占空比：2.占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C6.3.2石英晶體多諧振蕩器特點：頻率穩(wěn)定，精度高。一、符號和選頻特性符號當(dāng)f=f0時,電抗X=0fXf0電感性電容性二、石英晶體多諧振蕩器11C1R1R2C2uo工作原理：1.反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)（放大）;2.石英晶體X

=

0,回路構(gòu)成正反饋;3.C1、

C2為耦合電容,可不要。電阻取值范圍：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M三、CMOS石英晶體多諧振蕩器放大器為保證CMOS反相器靜態(tài)時工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，偏置電阻RF

取值為:RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0電容三點式6.1.3多諧振蕩器應(yīng)用舉例一、秒信號發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發(fā)器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz二、模擬聲響電路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo2第六章

小結(jié)一、555定時器

是一種多用途的集成電路。只需外接少量阻容元件便可構(gòu)成各種脈沖產(chǎn)生、整形電路，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。55512348765雙極型(TTL)電源:4.516V單極型(CMOS)電源:318V帶負(fù)載能力強(qiáng)62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、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(chǎn)生出矩形脈沖。

多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換完全靠電路本身電容的充電和放電自動完成。