脈沖電路的學習教案第1頁/共36頁

第七章脈沖電路

7.1概述高、低電平1、01.矩形脈沖的特性參數UmUm—

脈沖幅度0.5UmtWtW

—

脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—

上升時間tftf

—

下降時間第2頁/共36頁2.獲得脈沖的方法：

1）自激振蕩電路直接產生矩形脈沖。由多諧振蕩器來實現555定時器是構成多諧振蕩器、施密特觸發器和單穩態觸發器的既經濟又簡單實用的器件。

2）將已有波形（正弦波、鋸齒波等）整形為矩形脈沖。由施密特觸發器和單穩態觸發器來實現第3頁/共36頁7.2集成555

定時器7.2.1555定時器電路結構與工作原理

1.電路組成分壓器比較器RS觸發器輸出緩沖晶體管開關+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uD第4頁/共36頁7.2.2555定時器功能+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UR第5頁/共36頁555定時器的外引腳雙極型（TTL）電源:4.516V55512348765單極型（CMOS）電源:318V帶負載能力強。第6頁/共36頁7.3施密特觸發器7.3.1用555定時器構成的施密特觸發器一、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：第7頁/共36頁二、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比第8頁/共36頁三、滯回特性及主要參數(一)

滯回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+第9頁/共36頁集成施密特觸發器一、CMOS集成施密特觸發器（一）引出端功能圖CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B第10頁/共36頁（二）主要靜態參數CC40106、CC4093的主要靜態參數電參數名稱符號測試條件參數單位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集成施密特觸發器（略）第11頁/共36頁7.3.2施密特觸發器的應用一、接口與整形（一）接口MOS或CMOS1把緩變輸入信號轉換為TTL系統要求的脈沖正弦波振蕩器1（二）整形第12頁/共36頁二、閾值探測、脈沖展寬和多諧振蕩器（一）閾值探測輸入UT–UT+輸出（二）脈沖展寬CAuOuIuA集電極開路輸出CuO1RUOHUT+UOL>UT+UOH<

UT–第13頁/共36頁7.4單穩態觸發器特點:1.只有兩種狀態:穩態和暫穩態；2.外來觸發（窄）脈沖使:穩態暫穩態穩態；3.暫穩態持續時間僅取決于電路參數,

與觸發脈沖無關。用途：定時：產生一定寬度的方波。延時：將輸入信號延遲一定時間后輸出。整形：把不規則波形變為寬度、幅度都相等的脈沖。第14頁/共36頁7.4.1用555定時器構成的單穩態觸發器一、電路組成及工作原理+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI與

VCC/3比較uC與

2VCC/3比較穩態：

TD飽和,Q=0110101飽和暫穩態：

TD截止,Q=

1110截止引起暫穩態的原因:1.通電的隨機過程；2.uI從10使

u2<VCC/3，引起

Q

=

1，TD截止。暫穩態穩態自動0100導通第15頁/共36頁二、工作波形uOuIVCC0uC02VCC/3uC（0+）=0,uC（）

=

VCC,uC（tw）

=2VCC/

32.恢復時間tre很小2=RCESC3.最高工作頻率

fmax62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–第16頁/共36頁7.4.2用門電路構成的單穩態觸發器電路組成及工作原理穩態時：

ui=0所以uo=UOH，uc=UOH暫穩態：當輸入正脈沖,u01為低電平，電容電壓不能突變，uc為高電平，使uo為低電平。接著電容C開始放電，電壓不斷降低，當電壓下降到1.4V時，輸出電壓返回到高電平。第17頁/共36頁7.4.3集成單穩態觸發器一、非重復觸發單穩態觸發器74121非重復觸發—只能在穩態接受輸入信號。1.圖形符號1>1&TR–ATR–BTR+RintCextRICXRX/CXRext

/

Cext表示不屬于邏輯狀態連接下降沿觸發輸入上升沿觸發輸入非重復觸發VCC第18頁/共36頁2.功能表輸入輸出注TR–ATR–BTR+QQLH

LHLHHLHLHLHLH保持穩態HH

HHH下降沿觸發L

L上升沿觸發3.主要參數輸出脈寬

tw:輸入觸發脈沖最小周期

Tmin

:周期性輸入觸發脈沖占空比

q:第19頁/共36頁二、可重復觸發單穩態觸發器74122可重復觸發—在暫穩態期間,能夠接受新的觸發信號。1.圖形符號1TR–ATR–BTR+ARintCextRICXRX/CXRext

/

Cext&RTR+BRD直接復位可重復觸發第20頁/共36頁2.功能表輸入輸出注RDTR–ATR–BTR+ATR+BQQL

HHLLLHLHLHLH復位保持穩態HLHHL

H

HLHLHL

HH

LHH上升沿觸發HHHHHHHH

HHH下降沿觸發當定時電容C>1000pF時:第21頁/共36頁7.4.4單穩態觸發器應用舉例一、延時與定時1.延時1uIuO&uOuFuFuO二、整形uO第22頁/共36頁7.5多諧振蕩器7.5.1用555定時器構成的多諧振蕩器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL第23頁/共36頁二、振蕩頻率的估算和占空比可調電路1.C充電時間tw1uC（0+）

=VCC

/

3,uC（）

=

VCC充電時間常數1=（R1+R2）C2.C放電時間tw2可求得:放電時間常數2=R2C（一）振蕩頻率的估算

uCtUOH

uOtUOL第24頁/共36頁3.

振蕩頻率ftw2=0.7R2CT=0.7（R1+2R2）C振蕩周期：振蕩頻率：占空比：第25頁/共36頁（二）占空比可調電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C第26頁/共36頁7.5.2用門電路構成的多諧振蕩器工作原理：1.反相器靜態工作在轉折區（放大）;2.由兩個反相器和電容連接成正反饋電路電路的振蕩周期

T=1.3RC

第27頁/共36頁7.5.3石英晶體振蕩器特點：頻率穩定，精度高。1.符號和選頻特性符號當f=f0時,電抗X=0fXf0電感性電容性2.石英晶體多諧振蕩器11C1R1R2C2uo工作原理：1.反相器靜態工作在轉折區（放大）;2.石英晶體X

=

0,回路構成正反饋;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第28頁/共36頁3.CMOS石英晶體多諧振蕩器放大器電容三點式為保證CMOS反相器靜態時工作在轉折區，偏置電阻RF

取值為:RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0第29頁/共36頁多諧振蕩器應用舉例一、秒信號發生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T觸發器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz第30頁/共36頁二、模擬聲響電路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo2第31頁/共36頁第七章小結一、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成各種脈沖產生、整形電路，如施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器等。55512348765雙極型(TTL)電源:4.516V單極型(CMOS)電源:318V帶負載能力強第32頁/共36頁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，就可以自動地產生出矩形脈沖。

多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個暫穩態。暫穩態間的相互轉換完全靠電路本身電容的充電和放電自動完成。

改變R、C

定時元件數值的大小，可調節