電子技術(shù)課件：環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)

環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)四、鞏固與拓展

一、任務(wù)目標(biāo)二、任務(wù)描述

三、程序與方法

環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)一、任務(wù)目標(biāo)掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能及應(yīng)用；掌握脈沖變換電路的原理；掌握施密特觸發(fā)器的邏輯功能；掌握環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)方法。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)二、任務(wù)描述在日常生活中，人們經(jīng)常看到閃爍的指示燈如儀器儀表、計(jì)算機(jī)、各種標(biāo)志指示等，比如救護(hù)車指示燈、消防指示燈等。如何使指示燈閃爍呢？本次任務(wù)要求利用前面學(xué)過的非門、三極管等元器件組成環(huán)形器，由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)指示燈閃爍的邏輯控制電路。電路示意框圖環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)認(rèn)識(shí)脈沖變換電路一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點(diǎn)：第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)；第二，在外加脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，將自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號(hào)無關(guān)。例：樓道的聲控?zé)簟－h(huán)形振蕩電路的裝調(diào)1.電路組成暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過程來維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式，故該電路又稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)（1）輸入信號(hào)uI為0時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài)。

uI2=VDD，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD。（2）外加觸發(fā)信號(hào)，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uI產(chǎn)生正跳變時(shí)，uO1產(chǎn)生負(fù)跳變，電容電壓不能突變，使uI2產(chǎn)生負(fù)跳變，G2輸出uO產(chǎn)生正跳變；uO的正跳變反饋到G1輸入端，從而導(dǎo)致如下正反饋過程：2.工作原理使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時(shí)，電路處于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)（3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對(duì)C充電，使uI2上升。當(dāng)uI2上升達(dá)到G2的UTH時(shí)，電路會(huì)發(fā)生如下正反饋過程：使電路迅速由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=UOH、uO=uO2=UOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通過電阻R放電，使電容上的電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的初始值。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)3.主要參數(shù)（1）輸出脈沖寬度tw

輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間。根據(jù)uI2的波形可以計(jì)算出：

tw≈0.7RC（2）恢復(fù)時(shí)間tre

暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時(shí)間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時(shí)間tre為（3~5）放電時(shí)間常數(shù)（通常放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于RC）。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)設(shè)觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)滿足T＞tw+tre的條件，即Tmin=tw+tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）在使用微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1＜tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1＞tw的情況時(shí)，可在觸發(fā)信號(hào)源uI和G1輸入端之間接入一個(gè)RC微分電路。4.對(duì)輸入觸發(fā)脈沖寬度的要求（3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.脈沖延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時(shí)和延時(shí)。如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間，可利用單穩(wěn)電路來實(shí)現(xiàn)。uO的下降沿比uI的下降沿延遲了tw的時(shí)間。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)2.脈沖定時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時(shí)間內(nèi)動(dòng)作(或者不動(dòng)作)。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路74121的功能及其應(yīng)用

74121是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)電阻Rint(約為2kΩ)。74121電路的功能表

74121的電路符號(hào)外接定時(shí)元件引腳內(nèi)部電阻引腳觸發(fā)輸入端輸出端環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)功能：（1）觸發(fā)方式：環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)（2）定時(shí)元件接法：輸出脈沖uO的寬度：tw≈0.7RCext外接電容Cext一般取值范圍為10pF～10μF，在要求不高的情況下最大值可達(dá)1000μF。圖(a)：外接電阻R=Rext（1.4~40kΩ）。圖(b)：用內(nèi)部電阻R＝Rint(約為2kΩ)。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)二、施密特觸發(fā)器主要用途：把變化緩慢的信號(hào)波形變換為邊沿陡峭的矩形波。特點(diǎn)：⑴電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號(hào)。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。⑵電壓傳輸特性特殊，電路有兩個(gè)轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－）。⑶狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時(shí)有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)1.電路組成兩個(gè)CMOS反相器，兩個(gè)分壓電阻。（a）電路（b）邏輯符號(hào)環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)2.工作原理當(dāng)uI=0V時(shí)，G1截止、G2導(dǎo)通，輸出為UOL，即uO=0V。只要滿足uI1＜UTH，電路就會(huì)處于這種狀態(tài)（第一穩(wěn)態(tài)）。當(dāng)uI上升，使得uI1=UTH時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生如下正反饋過程：環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)電路會(huì)迅速轉(zhuǎn)換為G1導(dǎo)通、G2截止，輸出為UOH，即uO=VDD的狀態(tài)（第二穩(wěn)態(tài)）。此時(shí)的uI值稱為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+。顯然，uI繼續(xù)上升，電路的狀態(tài)不會(huì)改變。如果uI下降，uI1也會(huì)下降。當(dāng)uI1下降到UTH時(shí)，電路又會(huì)產(chǎn)生以下的正反饋過程：電路會(huì)迅速轉(zhuǎn)換為G1截止、G2導(dǎo)通、輸出為UOL的第一穩(wěn)態(tài)。此時(shí)的uI值稱為施密特觸發(fā)器的下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－。uI再下降，電路將保持狀態(tài)不變。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)

3.工作波形與電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器將三角波uI變換成矩形波uO。（a）工作波形（b）電壓傳輸特性4.重要參數(shù)上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+

下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT－

回差ΔUT=UT+－UT－（通常UT+＞UT－）改變R1和R2的大小可以改變回差ΔUT

環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)4.施密特觸發(fā)器的應(yīng)用（1）波形的整形與變換環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)（2）信號(hào)鑒幅環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)（3）多諧振蕩環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)三、多諧振蕩器

1．多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。

2．通過電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，無需外觸發(fā)。

3．輸出周期性的矩形脈沖信號(hào)，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。1.電路組成環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)

2.工作原理假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則必然會(huì)引起如下的正反饋過程：使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖健O2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。此后，uO2的高電平對(duì)C1電容充電使uI2升高，電容C2放電使uI1降低。由于充電時(shí)間常數(shù)小于放電時(shí)間常數(shù)，所以充電速度較快，uI2首先上升到G2的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過程：環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)使uO2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO1迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)。此后，C1放電、C2充電，C2充電使uI1上升，會(huì)引起又一次正反饋過程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。這樣，周而復(fù)始，電路不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間振蕩，輸出端產(chǎn)生了矩形脈沖。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)多諧振蕩器的工作波形環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成的多諧振蕩器環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)四、環(huán)形振蕩器1.最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器(a)電路(b)工作波形利用集成門電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連便可構(gòu)成最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器。該電路沒有穩(wěn)定狀態(tài)。

如此周而復(fù)始，便產(chǎn)生了自激振蕩。振蕩周期

T=6tpd。

環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)2.RC環(huán)形振蕩器最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器構(gòu)成十分簡(jiǎn)單，但是并不實(shí)用。因?yàn)榧砷T電路的延遲時(shí)間tpd極短，而且振蕩周期不便調(diào)節(jié)。

利用電容C的充放電，改變uI3的電平(因?yàn)镽S很小,在分析時(shí)往往忽略它。)來控制G3周期性的導(dǎo)通和截止，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。RS是限流電阻（保護(hù)G3），通常選100Ω左右。增加RC延遲環(huán)節(jié)，即可組成RC環(huán)形振蕩器電路。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)RC環(huán)形振蕩器的工作波形電路的振蕩周期為T≈2.2RC

R不能選得太大（一般1kΩ左右），否則電路不能正常振蕩。。環(huán)形振蕩電路的裝調(diào)環(huán)形振蕩器的