數(shù)字電路課件五

第6章 脈沖電路課時(shí)：4學(xué)時(shí)第6章 脈沖電路6.1集成555定時(shí)器6.2施密特觸發(fā)器6.3多諧振蕩器6.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器本章小結(jié)6.1集成555定時(shí)器6.1.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)6.1.2555定時(shí)器的工作原理6.1.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)電壓比較器的功能：v+>v-，vO=1v+<v-，vO=0由以下幾部分組成：（1）三個(gè)5k電阻組成的分壓器。（2）兩個(gè)電壓比較器

C1和C2。（3）基本RS觸發(fā)器，（4）放電三極管T及緩沖器G。電路符號(hào)6.1.2555定時(shí)器的工作原理（1）4腳為復(fù)位輸入端（RD），當(dāng)RD為低電平時(shí)，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(shí)，應(yīng)將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC和1/3VCC。1/3VCC2/3VCC（3）2腳為觸發(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(fù)位輸出vI1vI2RDvo×＜2/3VCC＞2/3VCC＜2/3VCC×＜1/3VCC＞1/3VCC＞1/3VCC0111010不變功能表6.2施密特觸發(fā)器6.2.1用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器6.2.2集成施密特觸發(fā)器6.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例施密特觸發(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。1.電路組成及工作原理1/3VCC2/3VCC

用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器電路符號(hào)2.電壓滯回特性和主要參數(shù)（2）主要靜態(tài)參數(shù)（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(shí)，所對(duì)應(yīng)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(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。VT—=1/3VCC。（3）回差電壓ΔVT

ΔVT=VT+－VT—=1/3VCC（1）電壓滯回特性1/3VCCVoVi0傳輸特性VOHVOL2/3VCC1/3VCC2/3VCCVT+VT—ΔVTVT+VT—ΔVT電路符號(hào)O2vtO1vtVCC2vO1

6.2.2集成施密特觸發(fā)器2.TTL集成施密特觸發(fā)器74LS14

1.CMOS集成施密特觸發(fā)器CC401066.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1.用作接口電路——將緩慢變化的輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)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(hào)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(hào)中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。

6.3多諧振蕩器6.3.1用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器6.3.2占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路6.3.3石英晶體多諧振蕩器6.3.4多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例0vctvo0t6.3.1用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器多諧振蕩器——能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。1.電路組成及工作原理2/3VCC1/3VCC2.振蕩三頻率三的估三算（1三）電三容充三電時(shí)三間T1：（三用三三要素三法計(jì)三算）（2三）三電容三放電三時(shí)間T2（3三）電三路振三蕩周三期TT=T1+T2=0三.7三(R1+2R2)C（5三）輸三出波三形占三空比q（4三）電三路振三蕩頻三率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC6.三3.三2三占三空比三可調(diào)三的多三諧振三蕩器三電路利用三二極三管的三單向三導(dǎo)電三性，三把電三容C充電三和放三電回三路隔三離開三，再三加上三一個(gè)三電位三器，三便可三構(gòu)成三占空三比可三調(diào)的三多諧三振蕩三器。可計(jì)三算得三：T1=0三.7R1CT2=0三.7R2C占空三比：6.三3.三3三石英三晶體三多諧三振蕩三器有兩三個(gè)諧三振頻三率。三當(dāng)f=fs時(shí)，三為串三聯(lián)諧三振，三石英三晶體三的電三抗X=0三；當(dāng)f=fp時(shí)，三為并三聯(lián)諧三振，三石英三晶體三的電三抗無(wú)三窮大三。由晶三體本三身的三特性三決定三：fs≈fp≈f0（晶三體的三標(biāo)稱三頻率三）石英三晶體三的選三頻特三性極三好，f0十分三穩(wěn)定三，其三穩(wěn)定三度可三達(dá)1三0-1三0～1三0-1三1。1.三石英三晶體三的選三頻特三性X感性0容性2.三石三英晶三體多三諧振三蕩器（1三）串三聯(lián)式三振蕩三器R1、R2：使三兩個(gè)三反相三器都三工作三在轉(zhuǎn)三折區(qū)三，成三為具三有高三放大三倍數(shù)三的放三大器三。對(duì)于三TT三L門三，常三取R1=R2=0三.7三～2三kΩ，對(duì)三于C三MO三S門三，常三取R1=R2=1三0～三10三0MΩ；C1=C2是耦三合電三容。石英三晶體三工作三在串三聯(lián)諧三振頻三率f0下，三只有三頻率三為f0的信三號(hào)才三能通三過，三滿足三振蕩三條件三。因三此，三電路三的振三蕩頻三率=f0，與三外接三元件R、C無(wú)關(guān)三，所三以這三種電三路振三蕩頻三率的三穩(wěn)定三度很三高。（2三）并三聯(lián)式三振蕩三器RF是偏三置電三阻，保證三在靜三態(tài)時(shí)三使G1工作三轉(zhuǎn)折三區(qū)，三構(gòu)成三一個(gè)三反相三放大三器。晶體三工作三在略三大于fS與fP之間三，等三效一三電感三，與C1、C2共同三構(gòu)成三電容三三點(diǎn)三式振三蕩電三路。電路三的振三蕩頻三率=f0。反相三器G2起整三形緩三沖作三用，三同時(shí)G2還可三以隔三離負(fù)三載對(duì)三振蕩三電路三工作三的影三響。6.三3.三4三多三諧振三蕩器三應(yīng)用三實(shí)例1.三簡(jiǎn)三易溫三控報(bào)三警器2.三雙三音門三鈴。3.三秒三脈沖三發(fā)生三器CM三OS三石英三晶體三多諧三振蕩三器產(chǎn)三生f=3三27三68三Hz三的基三準(zhǔn)信三號(hào)，三經(jīng)T/觸發(fā)三器構(gòu)三成的三15三級(jí)異三步計(jì)三數(shù)器三分頻三后，三便可三得到三穩(wěn)定三度極三高的三秒信三號(hào)。這種三秒脈三沖發(fā)三生器三可做三為各三種計(jì)三時(shí)系三統(tǒng)的三基準(zhǔn)三信號(hào)三源。6.三4三單三穩(wěn)態(tài)三觸發(fā)三器6.三4.三1三用三55三5定三時(shí)器三構(gòu)成三的單三穩(wěn)態(tài)三觸發(fā)三器6.三4.三2三集三成單三穩(wěn)態(tài)三觸發(fā)三器7三41三216.三4.三3三單三穩(wěn)態(tài)三觸發(fā)三器的三應(yīng)用6.三4.三1三用三55三5定三時(shí)器三組成三單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器三——三有一三個(gè)穩(wěn)三態(tài)和三一個(gè)三暫穩(wěn)三態(tài)；三在觸三發(fā)脈三沖作三用下三，由三穩(wěn)態(tài)三翻轉(zhuǎn)三到暫三穩(wěn)態(tài)三；暫三穩(wěn)狀三態(tài)維三持一三段時(shí)三間后三，自三動(dòng)返三回到三穩(wěn)態(tài)三。（1三）無(wú)三觸發(fā)三信號(hào)三輸入三時(shí)電三路工三作在三穩(wěn)定三狀態(tài)當(dāng)vI=1時(shí)，三電路三工作三在穩(wěn)三定狀三態(tài)，三即vO=0三，vC=0三。1.三電三路組三成及三工作三原理（2）vI下降三沿觸三發(fā)當(dāng)vI下降三沿到三達(dá)時(shí)三，vO由0三跳變?nèi)秊?三，電三路由三穩(wěn)態(tài)三轉(zhuǎn)入三暫穩(wěn)三態(tài)。（3三）暫三穩(wěn)態(tài)三的維三持時(shí)三間在暫三穩(wěn)態(tài)三期間三，三三極管T截止三，VCC經(jīng)R向C充電三。時(shí)間三常數(shù)τ1=RC，vC由0三V開三始增三大，三在vC上升三到2三/3三VCC之前三，電三路保三持暫三穩(wěn)態(tài)三不變?nèi)?。?三）自三動(dòng)返三回時(shí)三間—三—當(dāng)vC上升三至2三/3三VCC時(shí)，vO變0三，電三路由三暫穩(wěn)三態(tài)重三新轉(zhuǎn)三入穩(wěn)三態(tài)。（5三）恢三復(fù)過三程—三—當(dāng)三暫穩(wěn)三態(tài)結(jié)三束后三，C通過三飽和三導(dǎo)通三的T放電三，時(shí)三間常三數(shù)τ2=RCE三SC，由三于RCE三S很小三，所三以放三電很三快。C放電三完畢三，恢三復(fù)過三程結(jié)三束。2.三主三要參三數(shù)估三算(1三)三輸出三脈沖三寬度Tw（用三三要素三法計(jì)三算）（2三）恢三復(fù)時(shí)三間tretre=（三3～三5）τ2（3三）最三高工三作頻三率fma三xvI周期三的最三小值三：Tmi三n=tW＋tre最高三工作三頻率三:TTW6.三4.三2三集三成單三穩(wěn)態(tài)三觸發(fā)三器7三41三21A1、A2是下三沿有三效的三觸發(fā)三信號(hào)三輸入三端，三B是三上沿三有效三的觸三發(fā)信三號(hào)輸三入端三。保持穩(wěn)態(tài)010101010×1×01××011×下沿觸發(fā)1↓1↓11↓↓1上沿觸發(fā)工作特征vOvO輸出0×↑×0↑A1A1B輸入74121功能表集成三單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器三74三12三1的三外部三元件三連接三方法三:（b三）使三用內(nèi)三部電三阻Rin三t且電三路為三上升三沿觸三發(fā)的三連接三方式三。（a三）使三用外三部電三阻Rex三t且電三路為三下降三沿觸三發(fā)的三連接三方式三。74三12三1的三主要三參數(shù)(1三)三輸出三脈沖三寬度tW使用三外接三電阻三：tW≈0.三7Rex三tC使用三內(nèi)部三電阻三：tW≈0.三7Rin三tC74三12三1內(nèi)三部電阻=2三kΩ，外接三電阻Rex三t可在三1.三4～三40三kΩ之間三選擇三，外接三電容C可在三10三pF三～1三0μF之三間選三擇，（2三）輸三入觸三發(fā)脈三沖最三小周三期Tmi三nTmi三n=tW＋tre（3三）周三期性三輸入三觸發(fā)三脈沖三占空三比q定義三：q=tW/T最大三占空三比：qma三x=tW/Tmi三n所以三，當(dāng)R=2三kΩ時(shí)三，最大三占空三比qma三x為67三%；當(dāng)R=4三0kΩ時(shí)三，最大三占空三比qma三x可達(dá)90三%。6.三4.三3三單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器三的應(yīng)三用1.三延三時(shí)與三定時(shí)（1三）延三時(shí)圖中三，v/O的下三降沿三比vI的下降沿三滯后三了時(shí)三間tW。（2三）定三時(shí)當(dāng)v/O=1三時(shí)，三與門三打開三，vO=vF。當(dāng)v/O=0三時(shí)，與門三關(guān)閉三，vO為低三電平三。與門三打開三的時(shí)三間是三單穩(wěn)輸出三脈沖v/O的寬三度tW。2.三整三形單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器三能夠三把不三規(guī)則三的輸三入信三號(hào)vI，整三形成三為幅三度和三寬度三都相三同的三標(biāo)準(zhǔn)三矩形三脈沖vO。vO的幅三度取三決于三單穩(wěn)三態(tài)電三路輸三出的三高、三低電三平，三寬度tW決定三于暫三穩(wěn)態(tài)三時(shí)間三。3.三觸三摸定三時(shí)控三制開三關(guān)55三5定三時(shí)器三構(gòu)成三單穩(wěn)三態(tài)觸三發(fā)器三。只三要用三手觸三摸一三下金三屬片P，由三于人三體感三應(yīng)電三壓相三當(dāng)于三在觸三發(fā)輸入三端（三管腳三2）三加入三一個(gè)三負(fù)脈沖三，5三55三輸出三端輸三出高三電平三，燈泡三（RL）發(fā)三光，三當(dāng)暫三穩(wěn)態(tài)時(shí)間三（tW）結(jié)三束時(shí)三，5三55三輸出端恢三復(fù)低三電平三，燈三泡熄三滅。該觸三摸開三關(guān)可三用于三夜間三定時(shí)照明三，定三時(shí)時(shí)三間可三由R三C參三數(shù)調(diào)節(jié)三。4.三觸三摸、三聲控三雙功三能延三時(shí)燈55三5和T1、R3、R2、C4組成三單穩(wěn)三定時(shí)三電路三，定三時(shí)（三即燈三亮）三時(shí)間三約為三1分三鐘。三當(dāng)擊三掌聲三傳至三壓電三陶瓷三片時(shí)三，H三TD三將聲三音信三號(hào)轉(zhuǎn)三換成三電信三號(hào)，三經(jīng)T2、T1放大三，觸三發(fā)5三55三，使三55三5輸三出高三電平三，觸三發(fā)導(dǎo)三通晶三閘管三SC三R，三電燈三亮；同樣三，若三觸摸三金屬三片A三時(shí)，三人體三感應(yīng)三電信三號(hào)經(jīng)三R4、R5加至三T1三基極三，也三能使三T1導(dǎo)通三，觸三發(fā)5三55三，達(dá)三到上三述效三果。練習(xí)三一：下圖三為一三心律三失常三報(bào)警三電路三，圖三中vI是經(jīng)三過放三大后三的心三電信三號(hào)，三其幅三值vIm=4三V。三（三1）三對(duì)應(yīng)vI分別三畫出三圖中vo1、vo2、vo三點(diǎn)三的電三壓波三形；三（三2）三說明三電路三的組三成及三工作三原理。下圖所示55三5構(gòu)成三的施三密特三觸發(fā)三器，三當(dāng)輸三入信三號(hào)為三圖示三周期三性心三電波三形時(shí)三，試三畫出三經(jīng)施三密特三觸發(fā)三器整三形后三的輸三出電三壓波三形。過壓三監(jiān)視三電路三如圖三所示三，試三