1、醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料8-18-1 多諧振蕩器多諧振蕩器 8-28-2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8-3 8-3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器8-4 5558-4 555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用第八章第八章 脈沖脈沖(michng)(michng)波形的產(chǎn)生與變波形的產(chǎn)生與變換換第一頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。電路組成及工作原理。掌握多諧、單穩(wěn)、施密特掌握多諧、單穩(wěn)、施密特MSIMSI器件的邏輯功能器件的邏輯功能(gngnng)(gngnng)及及

2、主要參數(shù)計(jì)算。主要參數(shù)計(jì)算。掌握掌握555555定時(shí)器的工作原理。定時(shí)器的工作原理。了解由了解由555555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特電路工作定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特電路工作原理。原理。本章基本(jbn)要求第二頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激震蕩電路，接通是一種自激震蕩電路，接通(ji tn)(ji tn)電源后電源后無(wú)需外接觸發(fā)信號(hào)即能產(chǎn)生方波和矩形波，其不存在穩(wěn)定狀無(wú)需外接觸發(fā)信號(hào)即能產(chǎn)生方波和矩形波，其不存在穩(wěn)定狀態(tài)，又稱態(tài)，又稱無(wú)穩(wěn)態(tài)電路無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC第三頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專

3、題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 開(kāi)開(kāi)關(guān)關(guān)電電路路 延時(shí)環(huán)節(jié)延時(shí)環(huán)節(jié)1.1.開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)(kigun)(kigun)器件：產(chǎn)生高、低電平；器件：產(chǎn)生高、低電平； 3.3.延遲延遲(ynch)(ynch)環(huán)節(jié)：利用環(huán)節(jié)：利用RCRC電路的電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，以獲得所充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，以獲得所需要的振蕩頻率。需要的振蕩頻率。一、多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路(dinl)組成組成2.2.反饋網(wǎng)絡(luò)：將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伨W(wǎng)絡(luò)：將輸出電壓恰當(dāng)?shù)胤答伣o開(kāi)關(guān)器件使之改變輸出狀反饋給開(kāi)關(guān)器件使之改變輸出狀態(tài)；態(tài)；第四頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2

4、 由由CMOSCMOS門(mén)電路組成門(mén)電路組成(z chn)(z chn)的多諧振蕩器的多諧振蕩器 1.1.電路組成電路組成開(kāi)關(guān)器件：開(kāi)關(guān)器件：反饋延遲環(huán)節(jié)：反饋延遲環(huán)節(jié)：邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路R R、C C 電路電路二、二、門(mén)電路組成門(mén)電路組成(z chn)的多諧振的多諧振蕩器蕩器第五頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 2.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原原理理假定假定(jidng)vO1 = 1，vO2 = 0 Vth=VON=VOFF=VDD/2 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VC進(jìn)入進(jìn)入(jnr)

5、(jnr)第二暫穩(wěn)態(tài)第二暫穩(wěn)態(tài) t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0(1) (1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及電第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過(guò)程路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過(guò)程 01 vI vO1 vO2 正反饋正反饋第六頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 vI D1 D2 TP TN vO1 R C D4 D3 TP TN vO2 G1 G2 +VDD VCvO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOFF=VDD/2(2) (2) 第二暫穩(wěn)態(tài)及電第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)路自動(dòng)(zdng)(zdng)翻轉(zhuǎn)過(guò)翻轉(zhuǎn)過(guò)程程 二二 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVt

6、h0vO2VDD0T1T210 2. 工作工作(gngzu)原原理理vI vO1 vO2 正反饋正反饋 VVDD V第七頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.振蕩周期振蕩周期T T的計(jì)算的計(jì)算(j (j sun)sun)對(duì)于第一對(duì)于第一(dy)暫穩(wěn)態(tài)，以暫穩(wěn)態(tài)，以t1作為起點(diǎn)，作為起點(diǎn)，T1=t2-t1RCVvVVvDDI)(0)0(1根據(jù)根據(jù)(gnj)RC電路瞬電路瞬態(tài)相應(yīng)分析，態(tài)相應(yīng)分析，( )()(0)()ettvvvv (0 )()ln( )()vvtv tvthDDDD1lnVVVRCT t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T

7、2 VVDD V第八頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.振蕩周期振蕩周期T T的計(jì)算的計(jì)算(j (j sun)sun)thDD2lnVVRCT ththDD221)(lnVVVVRCTTTDDTRC1n41.4RC T = T1(充充) + T2(放放)對(duì)于第二對(duì)于第二(d r)暫穩(wěn)態(tài)，以暫穩(wěn)態(tài)，以t2作為起點(diǎn)，作為起點(diǎn)，RCvVVVvIDDDD0)()0(1 t t1 t2 t t vO1VDD0vIVDDVth0vO2VDD0T1T2(0 )()ln( )()vvtv tv VVDD V第九頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料特點(diǎn)特點(diǎn)(tdin)(tdi

8、n): :（1 1）一個(gè)）一個(gè)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)，一個(gè)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)。（2 2）無(wú)信號(hào)時(shí)為穩(wěn)態(tài)；在信號(hào)觸發(fā)下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；）無(wú)信號(hào)時(shí)為穩(wěn)態(tài)；在信號(hào)觸發(fā)下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；（3 3）暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)久保持暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)久保持, , 由于電路中由于電路中RCRC延時(shí)環(huán)節(jié)延時(shí)環(huán)節(jié)(hunji)(hunji)的作的作用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持用，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅續(xù)時(shí)間僅取決于取決于RCRC電路的參數(shù)值電路的參數(shù)值。而與觸發(fā)脈沖的寬度和而與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)。幅度無(wú)關(guān)。分類分類(fn (fn li)li)：微分型微分型積分

9、型積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第十頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、門(mén)電路組成一、門(mén)電路組成(z chn)的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器1.1.電路電路(dinl)(dinl) vO1vO2vcRvI&vO1vO2vcvI1 1 RCMOSCMOS與非門(mén)構(gòu)成與非門(mén)構(gòu)成(guchng)(guchng)的微分型的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOSCMOS或非門(mén)構(gòu)成的微分型或非門(mén)構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t22.

10、2.工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理(1)(1)沒(méi)有觸發(fā)沒(méi)有觸發(fā)(chf)(chf)信號(hào)時(shí)，信號(hào)時(shí)，電路處于一種穩(wěn)態(tài)電路處于一種穩(wěn)態(tài) vO1vO2vcvI1 1 RvRvDD0 00 00 01 11 1G1G2第十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthttttvthtpitwt1t22. 2. 工作工作(gngzu)(gngzu)原原理理vo1 v R vO2 vIvR vO2 vO1 vO1vO2vcvI1 RvRvDD1 11 11 11 10 0(2)(2)外加觸發(fā)信號(hào)后，電外加觸發(fā)信號(hào)后，電路路(dinl)(d

11、inl)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。(3)(3)電容放電電容放電(fng din)(fng din)，電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。態(tài)。1 0 0第十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthttttvthtpitwt1t23.3.討論討論(toln)(toln)（1 1）二極管的作用：在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）二極管的作用：在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t=t(t=t2 2) )瞬間，門(mén)瞬間，門(mén)G G2 2的輸入電壓的輸入電壓(diny)(diny) R R達(dá)到達(dá)到V VDDDD+V+VT T，可能損壞，可能損壞G G2 2門(mén)，二極管具有保護(hù)

12、作用；減少恢門(mén)，二極管具有保護(hù)作用；減少恢復(fù)時(shí)間，給電容提供放電回路。復(fù)時(shí)間，給電容提供放電回路。vO1vO2vcvI1 RvRvDD0 00 00 01 11 11 1 1第十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t2vO1vO2vcvI1 1 RvRvDD1 10 00 00 01 1G1G23.3.討論討論(toln)(toln)（2）輸入的觸發(fā)脈沖的寬度）輸入的觸發(fā)脈沖的寬度t tPIPI t tW W , , v vO2O2變?yōu)榈碗娖胶螅優(yōu)榈碗娖胶螅珿1沒(méi)有相應(yīng)，沒(méi)有相應(yīng)，不能形成正反饋過(guò)程不

13、能形成正反饋過(guò)程(guchng)(guchng)，使，使v vO2O2的輸出沿變緩。當(dāng)?shù)妮敵鲅刈兙彙．?dāng)t tPIPI很寬時(shí)，可很寬時(shí)，可在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加入在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加入Rd、Cd微分電路，如果需要改善輸出波形，微分電路，如果需要改善輸出波形，可在可在G2的輸出端再加以反向器。的輸出端再加以反向器。第十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 vO1vO2vcvI1 1 RvRVCCCdRdvDvI1vo2寬脈沖寬脈沖(michng)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器發(fā)器第十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.主要參數(shù)的計(jì)算主要參數(shù)的計(jì)算(j

14、 sun)(j sun)vO1vO2vRvIvDDvDDvDD+ vthtttttpivthtwt1t2DDwDDtlnhVtRCVVtw0.7RC (1)(1)輸出脈沖輸出脈沖(michng)(michng)寬度寬度t tw w R(t)=VR( )VR(0+)-VR( ) te R(0+) = 0 R( ) =VDD =RC2/VDDthV當(dāng)(2)(2)恢復(fù)恢復(fù)(huf)(huf)時(shí)時(shí)間間t tre re tre 3 d (3)(3)最高工作頻率最高工作頻率f fmaxmax m axm inwre11fTtt第十七頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料1.1.定時(shí)定時(shí)(dn

15、(dn sh)sh)&單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器vIvAvBvOvAvIvBvOtW用單穩(wěn)的輸出控制用單穩(wěn)的輸出控制(kngzh)(kngzh)v vA A定時(shí)通過(guò)定時(shí)通過(guò)tW利用其輸出脈寬為利用其輸出脈寬為t tW W的脈沖的脈沖(michng)(michng)，控制其它電路工作。，控制其它電路工作。二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用第十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料輸出沿比輸入沿滯后輸出沿比輸入沿滯后(zh hu)(zh hu)了了t tW W時(shí)間時(shí)間輸入輸入(shr)上上升沿升沿輸入輸入(shr)下下升沿升沿輸出上輸出上升沿升沿輸出下輸出下升沿升沿2.2

16、.延時(shí)延時(shí)QBtWQttt第十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是具有是具有(jyu)(jyu)滯后特性的數(shù)字傳輸門(mén)。滯后特性的數(shù)字傳輸門(mén)。 (3)(3)輸出電壓波形輸出電壓波形(b xn)(b xn)的的邊沿很陡邊沿很陡。(1)(1)電平電平(din pn)(din pn)觸發(fā)觸發(fā)：達(dá)某一電平值，輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，達(dá)某一電平值，輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換， 電路被觸發(fā)。電路被觸發(fā)。(2)(2)正向正向增長(zhǎng)時(shí)的增長(zhǎng)時(shí)的閾值閾值，與，與負(fù)向負(fù)向增長(zhǎng)時(shí)的增長(zhǎng)時(shí)的閾值閾值不同不同。 具有具有滯后滯后的電壓傳輸特性。的電壓傳輸特性。特點(diǎn)特點(diǎn)：閾值：閾值：使輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)

17、換時(shí)的輸入電壓使輸出狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)的輸入電壓的電平值。的電平值。 VT+VT-vIvOVOHVOL傳輸特性傳輸特性施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器第二十頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、施密特觸發(fā)器的組成一、施密特觸發(fā)器的組成(z (z chn)chn) 1 vovI21I1IO1212RRRRRRv I1 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 DDT2VV R1 R2 I為三角波為三角波 作如下假定：作如下假定： 1.組成組成(z chn)2. 符號(hào)符號(hào)(fho)第二十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料21I12120thRRRRRR 1 1 G1

18、 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR0 00 0只要只要(zhyo)(zhyo)v vI1I1VVVthth，則保持，則保持v vO O=V=VOHOH當(dāng)當(dāng)v vI1I1=V=Vthth，電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)如下正反饋：如下正反饋： 1T-th2(1)RVVR當(dāng)當(dāng)v vI I下降下降(xijing)(xijing)，v vI1I1也下也下降降0 01T+th2(1)RVVR1TT+Tth22RVVVVR回差電壓回差電壓 vI vI1 vO1 vO 3.3.工作原理工作原理第二十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與

19、變換z資料4.4.波形波形(b xn)(b xn) vI VT+VT_vO00tt0vIvOVT+VT_VDD(a) 工作波形工作波形(b) 傳輸特性曲線傳輸特性曲線 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1第二十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料（1 1）波形波形(b xn)(b xn)變換變換三角波、正弦波三角波、正弦波方波方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波正弦波方波方波三角三角(snjio)(snjio)波波方波方波調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)V VT T可改變可改變脈寬脈寬二、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用二、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用第

20、二十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料tOvOttOOvIvOVT2回差電壓回差電壓(diny)(diny)較小較小回差電壓回差電壓(diny)(diny)較大較大VT1加大加大V VT T可消除頂部可消除頂部(dn b)(dn b)干干擾擾(2)(2)波形整形波形整形第二十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料vItvOtVT+VT-調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)V VT+T+可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)鑒別門(mén)限鑒別門(mén)限(3) (3) 脈沖幅度鑒別脈沖幅度鑒別(jinbi)(jinbi)第二十七頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料555555定時(shí)器及其應(yīng)用

21、定時(shí)器及其應(yīng)用(yngyng)(yngyng) 555 555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路, ,只需外接少量只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用于信的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生號(hào)的產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)、變換、控制與檢測(cè)。、變換、控制與檢測(cè)。 電壓電壓(diny)比較器：是一個(gè)開(kāi)環(huán)的運(yùn)算放大器。比較器：是一個(gè)開(kāi)環(huán)的運(yùn)算放大器。- -+ +UXUREFDD=REFXREFXUUUU01第二十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料電阻電阻(dinz)分分壓器壓

22、器電壓電壓(diny)比比較器較器基本基本(jbn)RS觸發(fā)器觸發(fā)器復(fù)位輸入復(fù)位輸入端端(0)輸出緩沖反輸出緩沖反相器相器集電極開(kāi)路輸集電極開(kāi)路輸出三極管出三極管 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G1.1.電路組成電路組成第二十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料0 01 10 0 TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G CC32VCC31V如果如果

23、(rgu)懸懸空空CC32V CC31V 0 01 10 01 10 0CC32V CC31V 1 10 01 11 10 01 1CC32V CC31V 1 11 1保持保持(boch)保持保持(boch)2.2.工作原理工作原理第三十頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 555555定時(shí)器功能表定時(shí)器功能表不變不變不變不變1導(dǎo)通導(dǎo)通01截止截止11導(dǎo)通導(dǎo)通00放電管放電管 T輸出輸出(VO)復(fù)位復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入閾值輸入(VI1)輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 第三十一頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)

24、專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、一、555555定時(shí)器組成定時(shí)器組成(z chn)(z chn)多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1R2v v0 0 2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 t2 tPLtPHtPL=R2C1n20.7R2C tpH = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C PLPH1211.43(2)fttRR C 不變不變不變不變導(dǎo)通導(dǎo)通0截止截止(jizh)1導(dǎo)通導(dǎo)通0 T VOV VI2I2V VI1I1輸輸 出出輸輸 入入CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V C

25、C32V 截止截止(jizh)導(dǎo)通導(dǎo)通定時(shí)器應(yīng)用舉例定時(shí)器應(yīng)用舉例V VI1I1V VI2I2第三十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料一、一、555555定時(shí)器組成定時(shí)器組成(z chn)(z chn)多諧振蕩器多諧振蕩器 VCC R1 vO 0.01F C RB 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R2 RA RB R3 D2 + vC D1 tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC PLPH11.43()ABfttRR CAAB(%)100%RQRR占空比可調(diào)占空比可調(diào)第三十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料2.2.脈沖

26、整形電路脈沖整形電路：把其它形狀：把其它形狀(xngzhun)(xngzhun)周期性信號(hào)變成周期性信號(hào)變成所要求矩形脈沖。所要求矩形脈沖。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：輸出脈寬與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)，由電路參單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：輸出脈寬與輸入信號(hào)無(wú)關(guān)，由電路參數(shù)數(shù)(cnsh)(cnsh)決定。決定。 施密特觸發(fā)器：輸出脈寬由輸入信號(hào)施密特觸發(fā)器：輸出脈寬由輸入信號(hào)(xnho)(xnho)決定，且輸出邊決定，且輸出邊沿陡。沿陡。1.1.多諧振蕩器多諧振蕩器: : 能自動(dòng)的產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)。能自動(dòng)的產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)。3.3.555555定時(shí)器定時(shí)器：能組成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器，多諧振蕩器。能組成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)觸發(fā)器

27、，多諧振蕩器。小結(jié)小結(jié)返回返回第三十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)(shz)電子電路電子電路綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(xingm)：簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)目目的：的： 數(shù)字鐘是運(yùn)用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式數(shù)字鐘是運(yùn)用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。用壽命，因此得到了廣泛的使用。 數(shù)字鐘從原理

28、上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路數(shù)字鐘從原理上講是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有多種專門(mén)的大規(guī)模和時(shí)序電路。目前，數(shù)字鐘的功能越來(lái)越強(qiáng)，并且有多種專門(mén)的大規(guī)模集成電路可供選擇。集成電路可供選擇。本次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電子電路知識(shí)預(yù)本次綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求同學(xué)們綜合運(yùn)用所學(xué)的數(shù)字電子電路知識(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)際電路的搭接先設(shè)計(jì)出一部數(shù)字鐘的部分電路，之后在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)際電路的搭接與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識(shí)，提高自己實(shí)際運(yùn)用知識(shí)的能與調(diào)試。從而檢查自己所學(xué)的理論知識(shí)，

29、提高自己實(shí)際運(yùn)用知識(shí)的能力。力。 第三十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)說(shuō)明 1.數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)數(shù)字鐘電路的設(shè)計(jì)(shj)(shj)簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介 數(shù)字鐘電路主要數(shù)字鐘電路主要(zhyo)(zhyo)有振蕩器，分頻器，計(jì)數(shù)器和譯有振蕩器，分頻器，計(jì)數(shù)器和譯碼顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下：碼顯示電路構(gòu)成。其電路原理圖如下： 振蕩器：振蕩器：555555定時(shí)器組成產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖定時(shí)器組成產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖 分頻器：分頻器：由于振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)由于振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)(xnho)(xnho)過(guò)高，因此過(guò)高，因此 需要進(jìn)行分頻處理，供計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)使用。需要進(jìn)行分頻處

30、理，供計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)使用。第三十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器：是將分頻是將分頻(fn pn)(fn pn)后的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)記錄后的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)記錄1Hz1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，作為秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器記到的時(shí)鐘信號(hào)，作為秒計(jì)數(shù)器，秒計(jì)數(shù)器記到6060后清零并后清零并向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，以此類推。向分計(jì)數(shù)器進(jìn)位，以此類推。 譯碼器：譯碼器：由計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)要顯示在數(shù)碼管上需要經(jīng)過(guò)譯由計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)要顯示在數(shù)碼管上需要經(jīng)過(guò)譯碼，譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的碼，譯碼驅(qū)動(dòng)電路將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD8421BCD碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀態(tài)

31、需要的邏輯狀態(tài)(zhungti)(zhungti)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作電流。夠的工作電流。 顯示器：顯示器：電路由發(fā)光二極管（電路由發(fā)光二極管（LEDLED）數(shù)碼管組成）數(shù)碼管組成(z chn)(z chn)，將，將譯碼器輸出的電平信號(hào)顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。譯碼器輸出的電平信號(hào)顯示成阿拉伯?dāng)?shù)字。 第三十七頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(shj)(shj)要求要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的部分電路：時(shí)鐘脈沖振蕩電路；分頻器電路；設(shè)計(jì)數(shù)字鐘的部分電路：時(shí)鐘脈沖振蕩電路；分頻器電路；計(jì)數(shù)器電路三部分。譯碼驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器電路

32、三部分。譯碼驅(qū)動(dòng)(q dn)和顯示電路由實(shí)驗(yàn)箱提和顯示電路由實(shí)驗(yàn)箱提供，不要求同學(xué)設(shè)計(jì)，但需要進(jìn)行電路連接。供，不要求同學(xué)設(shè)計(jì)，但需要進(jìn)行電路連接。最終設(shè)計(jì)結(jié)果：最終設(shè)計(jì)結(jié)果：兩位顯示，低位顯示十進(jìn)制數(shù)，高位顯示兩位顯示，低位顯示十進(jìn)制數(shù)，高位顯示六進(jìn)制數(shù)（即模擬秒計(jì)時(shí)），這樣，當(dāng)數(shù)碼管顯示六進(jìn)制數(shù)（即模擬秒計(jì)時(shí)），這樣，當(dāng)數(shù)碼管顯示5959時(shí)歸時(shí)歸零。零。 (1)數(shù)字鐘的時(shí)鐘脈沖振蕩電路：數(shù)字鐘的時(shí)鐘脈沖振蕩電路：要求用要求用555555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。給給定定(i dn)元件參數(shù)：元件參數(shù)：5 5端腳電容端

33、腳電容=0.01f=0.01f，2 2端腳電容端腳電容=1f=1f，電，電阻阻R2=10KR2=10K請(qǐng)計(jì)算電阻請(qǐng)計(jì)算電阻R1=R1=？，實(shí)驗(yàn)中由？，實(shí)驗(yàn)中由10K10K電位器調(diào)節(jié)給定。電位器調(diào)節(jié)給定。 第三十八頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料（2 2）分頻器電路：）分頻器電路：采用采用74LS9074LS90型芯片進(jìn)行時(shí)鐘分頻。分型芯片進(jìn)行時(shí)鐘分頻。分頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生頻器接為十分頻形式，將多諧振蕩器產(chǎn)生50Hz50Hz脈沖信號(hào)分脈沖信號(hào)分成成(fn chn)(fn chn)5Hz5Hz信號(hào)輸入給計(jì)數(shù)器。信號(hào)輸入給計(jì)數(shù)器。 （3 3）計(jì)數(shù)器電路：）計(jì)數(shù)器電

34、路：采用采用74LS9074LS90型芯片進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。低位計(jì)型芯片進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。低位計(jì)數(shù)為十進(jìn)制，給定時(shí)鐘脈沖為分頻器輸出的數(shù)為十進(jìn)制，給定時(shí)鐘脈沖為分頻器輸出的5Hz5Hz脈沖信號(hào)。高脈沖信號(hào)。高位計(jì)數(shù)為六進(jìn)制（模擬秒計(jì)時(shí)），當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到位計(jì)數(shù)為六進(jìn)制（模擬秒計(jì)時(shí)），當(dāng)計(jì)數(shù)狀態(tài)一到0110000001100000立即清零。因?yàn)榱⒓辞辶恪Ｒ驗(yàn)?yn wi)(yn wi)9090有反饋清零端，所以用反饋清零法。有反饋清零端，所以用反饋清零法。給定時(shí)鐘脈沖為低位產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)。給定時(shí)鐘脈沖為低位產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)。 2.2.選用元件選用元件(yunjin)(yunjin)要求要求555555定時(shí)器

35、芯片，定時(shí)器芯片，74LS9074LS90芯片，芯片，74LS0074LS00芯片，電位器，芯片，電位器，電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。電容，譯碼及顯示電路，導(dǎo)線等。 第三十九頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料3.3.元件元件(yunjin)(yunjin)使用說(shuō)明使用說(shuō)明 （1）555定時(shí)器：采用定時(shí)器：采用5V供電供電(n din)。（2）74LS90芯片：芯片采用芯片：芯片采用5V供電。供電。計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)(j sh)功能：功能：Qa輸出端連到輸出端連到B輸入端，輸入計(jì)數(shù)輸入端，輸入計(jì)數(shù)(j sh)脈脈沖加到輸入端沖加到輸入端A上。上。Qa，Qb，Qc，Qd分別為輸出。分別為輸

36、出。分頻功能：分頻功能：將將74LS9074LS90芯片芯片QdQd輸出端連到輸出端連到A A輸入端上，輸入計(jì)數(shù)輸入端上，輸入計(jì)數(shù)脈沖加到脈沖加到B B輸入端，即可得到一個(gè)對(duì)稱的輸入端，即可得到一個(gè)對(duì)稱的1010分頻計(jì)數(shù)器，在分頻計(jì)數(shù)器，在QaQa輸出端上可得到一個(gè)輸出端上可得到一個(gè)1010分頻的方波。分頻的方波。（3 3）數(shù)碼管顯示電路：）數(shù)碼管顯示電路：數(shù)碼管顯示采用實(shí)驗(yàn)箱右上角的發(fā)光數(shù)數(shù)碼管顯示采用實(shí)驗(yàn)箱右上角的發(fā)光數(shù)碼管，數(shù)碼管為共陰極，對(duì)應(yīng)公共端為碼管，數(shù)碼管為共陰極，對(duì)應(yīng)公共端為L(zhǎng)EDxLEDx，將，將LEDxLEDx接地，對(duì)應(yīng)接地，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管點(diǎn)亮。用的數(shù)碼管點(diǎn)亮。用DxDx，C

37、xCx，BxBx，AxAx進(jìn)行編碼，可得到從進(jìn)行編碼，可得到從0-90-9的顯的顯示。示。第四十頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 1. 異步集成計(jì)數(shù)器異步集成計(jì)數(shù)器74LS90 74LS90是二是二五五十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，它包含十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，它包含(bohn)兩個(gè)獨(dú)立的下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器，即模兩個(gè)獨(dú)立的下降沿觸發(fā)的計(jì)數(shù)器，即模2(二進(jìn)制二進(jìn)制)和模和模5(五進(jìn)制五進(jìn)制)計(jì)數(shù)器；異步清計(jì)數(shù)器；異步清0端端R01、R02和異步置和異步置9端端S91、S92均為高電平有效，均為高電平有效，QAQBQCQDCP1CP2S91S92R01R02( b )74 LS90第四十一頁(yè)，共五

38、十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料從表中看出從表中看出(kn ch)，當(dāng)，當(dāng)R01R02=1， S91S92=0時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘如何，輸出全部時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘如何，輸出全部清清0；而當(dāng)；而當(dāng)S91S92=1時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘和清時(shí)，無(wú)論時(shí)鐘和清0信號(hào)信號(hào)R01、R02如何，輸出就置如何，輸出就置9。這。這說(shuō)明清說(shuō)明清0、置、置9都是異步操作，而且置都是異步操作，而且置9是優(yōu)先的，所以稱是優(yōu)先的，所以稱R01、R02為異為異步清步清0端，端，S91、S92為異步置為異步置9端。端。 第四十二頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料 當(dāng)滿足當(dāng)滿足(mnz)R01R02=0、S91S92=0時(shí)電

39、路才能執(zhí)行計(jì)數(shù)操作，根時(shí)電路才能執(zhí)行計(jì)數(shù)操作，根據(jù)據(jù)CP1、CP2的各種接法可以實(shí)現(xiàn)不同的計(jì)數(shù)功能。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從的各種接法可以實(shí)現(xiàn)不同的計(jì)數(shù)功能。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖從CP1輸輸入，入，CP2不加信號(hào)時(shí)，不加信號(hào)時(shí)，QA端輸出端輸出2分頻信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng)分頻信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制計(jì)數(shù)。當(dāng)CP1不加信號(hào)，計(jì)數(shù)脈沖從不加信號(hào)，計(jì)數(shù)脈沖從CP2輸入時(shí)，輸入時(shí)，QD、 QC、QB實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)五進(jìn)制計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)有兩種接法。圖實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)有兩種接法。圖 (a)是是8421 BCD碼接法，先模碼接法，先模2計(jì)數(shù)，后計(jì)數(shù)，后模模5計(jì)數(shù)，由計(jì)數(shù)，由QD、QC、 QB、QA 輸出輸出8421 BCD

40、碼，最高位碼，最高位QD作進(jìn)位輸作進(jìn)位輸出。圖出。圖 (b)是是5421 BCD碼接法，先模碼接法，先模5計(jì)數(shù)，后模計(jì)數(shù)，后模2計(jì)數(shù)，由計(jì)數(shù)，由QA、QD、 QC、QB輸出輸出5421 BCD碼，最高位碼，最高位Q作進(jìn)位輸出，波形對(duì)稱。作進(jìn)位輸出，波形對(duì)稱。 兩種接法兩種接法的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(也稱態(tài)序表也稱態(tài)序表)見(jiàn)表見(jiàn)表 。 第四十三頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料兩種接法的態(tài)序表兩種接法的態(tài)序表 第四十四頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料74LS90構(gòu)成構(gòu)成(guchng)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩種接法十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的兩種接法(a) 8421 BCD碼接法；

41、碼接法； (b) 5421 BCD碼接法碼接法 QAQBQCQDCP1CP274LS90CP(a)(b)QAQBQCQDCP1CP274LS90CPS91S92R01R02S91S92R01R02第四十五頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料4.4.電路調(diào)試注意事項(xiàng)：電路調(diào)試注意事項(xiàng)：由于此次設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)接線較為復(fù)雜，因此，我們由于此次設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)接線較為復(fù)雜，因此，我們要求先分別調(diào)試各個(gè)電路的功能，待其功能達(dá)到要求后要求先分別調(diào)試各個(gè)電路的功能，待其功能達(dá)到要求后再將電路組成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)再將電路組成系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。建議先調(diào)555555定時(shí)器電路，定時(shí)器電路，產(chǎn)生產(chǎn)生5

42、0Hz50Hz時(shí)鐘脈沖信號(hào)，再進(jìn)行時(shí)鐘脈沖信號(hào)，再進(jìn)行74LS9074LS90芯片的分頻功能芯片的分頻功能測(cè)試和譯碼顯示電路的功能測(cè)試，然后再組成實(shí)際整體測(cè)試和譯碼顯示電路的功能測(cè)試，然后再組成實(shí)際整體電路。電路。實(shí)驗(yàn)線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別實(shí)驗(yàn)線路導(dǎo)線應(yīng)盡可能短，特別(tbi)(tbi)是是555555定時(shí)器電路，定時(shí)器電路，以免引入干擾信號(hào)。以免引入干擾信號(hào)。 第四十六頁(yè)，共五十一頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題脈沖波形的產(chǎn)生與變換z資料實(shí)驗(yàn)要求：實(shí)驗(yàn)要求：1.必須撰寫(xiě)出預(yù)習(xí)必須撰寫(xiě)出預(yù)習(xí)(yx)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，選定所需元件規(guī)格，設(shè)計(jì)好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號(hào)。好電路原理圖，并在電路原理圖中標(biāo)明芯片引腳號(hào)。憑預(yù)憑預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室！習(xí)報(bào)告進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室！2.每每2人一組，在實(shí)驗(yàn)室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實(shí)驗(yàn)室做與本實(shí)驗(yàn)無(wú)人一組，在實(shí)驗(yàn)室要嚴(yán)肅認(rèn)真，不在實(shí)驗(yàn)室做與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的事情，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后嚴(yán)禁隨意走動(dòng)。關(guān)的事情，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后嚴(yán)禁隨意走動(dòng)。3.實(shí)驗(yàn)臺(tái)上儀器設(shè)備要放置合理，不得在儀器設(shè)備上亂放實(shí)驗(yàn)臺(tái)上儀器設(shè)備要放置