脈沖波形變換與產(chǎn)生在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖作為時鐘信號控制和協(xié)調(diào)著整個數(shù)字系統(tǒng)工作，因此時鐘脈沖好壞直接關(guān)系整個系統(tǒng)能否正常工作。取得矩形脈沖辦法一般有兩種：（1）使用多種形式矩形波發(fā)生電路產(chǎn)生矩形波。（e.g.多諧振蕩器）（2）利用已有周期性信號，通過整形電路變換為所需矩形波信號。（e.g.施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）第1頁8.4.1555定期器8.4.2用555定期器組成施密特觸發(fā)器8.4.3用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.4.4用555定期器組成多諧振蕩器555定期器及其應(yīng)用555定期器是一種應(yīng)用方便中規(guī)模集成電路,廣泛用于信號產(chǎn)生、變換、控制與檢測。

雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品單555型號最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號最后幾位數(shù)碼5567556長處驅(qū)動能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍5~16V3~18V負(fù)載電流可達200mA可達4mA小結(jié)第2頁TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G電阻分壓器電壓比較器基本SR鎖存器輸出緩沖反相器集電極開路輸出三極管555定期器1、電路構(gòu)造GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS電路符號62715384第3頁010TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1RDVCC(8)G

假如懸空0101010110111保持保持2、工作原理第4頁3、555定期器功能表不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通00××放電管T輸出(VO)復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入(VI1)輸出輸入第5頁施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性及工作特點：①施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號達成某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。②電路有兩個閾值電壓。輸入信號增加和減少時，電路閾值電壓分別是正向閾值電壓(VT+)和負(fù)向閾值電壓(VT-)。同相輸出施密特觸發(fā)器反相輸出施密特觸發(fā)器

oVT+

vO

VOH

VOL

VT-

vI

施密特觸發(fā)器第6頁施密特觸發(fā)器具有回差特性，即：上升過程和下降過程有不一樣轉(zhuǎn)換電平VT＋和VT－。

如何與555定期器發(fā)生聯(lián)系？

內(nèi)部比較器有兩個不一樣基準(zhǔn)電壓V1+和V2-。555組成施密特觸發(fā)器第7頁用555定期器組成施密特觸發(fā)器1電路組成Vo8462153555VCCVi第8頁如何變化電路閾值電壓和回差電壓?用555定期器組成施密特觸發(fā)器22.工作原理第9頁2）波形變換3.應(yīng)用舉例用555定期器組成施密特觸發(fā)器4圖題所示，555組成施密特觸發(fā)器，當(dāng)輸入信號為圖示周期性心電波形時，試畫出經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后輸出電壓波形。第10頁用555定期器組成施密特觸發(fā)器31）波形產(chǎn)生電路（多諧振蕩器）3.應(yīng)用舉例CvovIR110第11頁單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點：電路有一種穩(wěn)定狀態(tài)和一種暫穩(wěn)態(tài)；在沒有外界觸發(fā)信號作用時,電路處于穩(wěn)定狀態(tài);在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài);暫穩(wěn)態(tài)連續(xù)一段時間后，將自動返回穩(wěn)定狀態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)連續(xù)時間，即電路輸出脈沖寬度，僅取決于電路本身參數(shù)，與觸發(fā)脈沖寬度和幅度無關(guān)。第12頁電路組成用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01

FRCuIuOuC-+DISTHVCCRTRuIOUTuOGNDVCCRDCO0.01

FCuC-+第13頁1)穩(wěn)定狀態(tài)

接通電源后VCC經(jīng)R向C充電，使uC

上升。uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC該電路觸發(fā)信號為負(fù)脈沖，不加觸發(fā)信號時，uI=VIH(應(yīng)

>

1/3

VCC)。

當(dāng)uC

≥2/3VCC時，滿足TR>1/3VCC，TH≥2/3VCC,因此uO為低電平，T導(dǎo)通，電容C經(jīng)放電管T迅速放電完成，uC

0V。這時TR>1/3VCC，TH<2/3VCC，uO保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時uC

0V，uO為低電平。充電導(dǎo)通放電T工作原理用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2第14頁2)觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)

uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR<1/3VCC，而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變?yōu)楦唠娖?，進入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管T截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。VILVOH充電用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3第15頁3)自動返回穩(wěn)定狀態(tài)

uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCCVIHVOL

TH≥2/3VCC放電T

當(dāng)uC

上升到uC

≥2/3VCC時，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，因此uO重新躍變?yōu)榈碗娖?。同步，放電管?dǎo)通，C

經(jīng)T迅速放電uC

0V，放電完成后，電路返回穩(wěn)態(tài)。2)觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)

當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>

(應(yīng)<1/3VCC)時，使

TR<1/3VCC，而TH=uC

0V<2/3VCC，因此uO躍變?yōu)楦唠娖?，進入暫穩(wěn)態(tài)，這時放電管T截止，VCC又經(jīng)R向C充電，uC

上升。用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器4第16頁uCOtOuOtVOLVOHtWOtVIHuIVCC輸出脈沖寬度tW即為暫穩(wěn)態(tài)維持時間，主要取決于充放電元件R、C。該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可反復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬不大于輸出脈寬tW。假如將5腳接電壓VIC,電路脈寬會變化嗎?VIC增加,脈寬如何變化?減小?用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器53.參數(shù)計算第17頁脈沖寬度調(diào)制器4.應(yīng)用舉例用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6VIC增加,閾值電壓升高,脈寬增加；VIC減小,閾值電壓減少,脈沖寬度減小。第18頁用555定期器組成可反復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)用555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74.應(yīng)用舉例vIvCvO000tttVCCVCC第19頁課堂練習(xí)圖題為一心律失常報警電路，圖中vI是通過放大后心電信號，其幅值vIm=4V。（1）對應(yīng)vI分別畫出圖中vo1、vo2、vo三點電壓波形；（2）說明電路組成及工作原理。第20頁第21頁多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號，便能自動產(chǎn)生矩形脈沖。多諧振蕩器在工作過程中沒有穩(wěn)定狀態(tài)，故稱為無穩(wěn)態(tài)電路。多諧振蕩器基本組成：開關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平反饋延遲步驟（RC電路）：利用RC電路充放電特性實現(xiàn)延時，輸出電壓經(jīng)延時后，反饋到開關(guān)器件輸入端，變化電路輸出狀態(tài)，以取得脈沖波形輸出。第22頁電路組成用555定期器組成多諧振蕩器1R1R2第23頁uCOtOuOtVOLVOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡ充電VOHTH=TR=uC很?、?/p>

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。1)第一暫穩(wěn)態(tài)

工作原理用555定期器組成多諧振蕩器2第24頁uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡVOLTH

=

TR

≥

2/3

VCC

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時，uO躍變?yōu)榈碗娖?，同步放電?/p>

T導(dǎo)通，C經(jīng)R2和T放電，uC

下降，電路進入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。Ⅱ放電

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。1)第一暫穩(wěn)態(tài)

2)第二暫穩(wěn)態(tài)

用555定期器組成多諧振蕩器3第25頁

當(dāng)uC下降到

TH=TR=uC

≤1/3

VCC時，uO重新躍變?yōu)楦唠娖?，同步放電管T截止，C又被充電，uC

上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡⅠ

當(dāng)uC上升到

TH=TR=uC

≥

2/3

VCC時，uO躍變?yōu)榈碗娖?，同步放電?/p>

T導(dǎo)通，C經(jīng)R2和T放電，uC

下降，電路進入暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ。

接通VCC后，開始時TH=TR=uC

0，uO為高電平，放電管截止，VCC經(jīng)R1、R2向C充電，uC

上升，這時電路處于暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ。1)第一暫穩(wěn)態(tài)

2)第二暫穩(wěn)態(tài)

用555定期器組成多諧振蕩器4第26頁電容C如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。tPH

0.7(R1+R2)CtPL

0.7R2CT=tPH+tPL

0.7(R1+2R2)CuCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtPHtPLⅠⅠⅡ3.振蕩頻率計算用555定期器組成多諧振蕩器5第27頁4.用555定期器組成占空比可調(diào)多諧振蕩器tPL=RBC1n2≈0.7RBC

tpH=RAC1n2≈0.7RAC

用555定期器組成多諧振蕩器6第28頁課堂練習(xí)圖題是救護車揚聲器發(fā)聲電路。在圖中給定電路參數(shù)下，設(shè)VCC=12V時，555定期器輸出高、低電平分別為11V和0.2V，輸出電阻不大于100Ω，試計算揚聲器發(fā)聲高、低音連續(xù)時間。第29頁555定期器是一種多用途集成電路。只需外接少許阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。另外，它還可組成其他多種實用電路。由于555定期器使用方便、靈活，有較強負(fù)載能力和較高觸發(fā)敏捷度，因此，在自動控制、儀器儀表、家用電器等許多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。除555單定期器外，尚有雙定期器556、四定期器558等。第30頁施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩種常用整形電路，可將輸入周期信號整形成符合要求同周期矩形脈沖。施密特觸發(fā)器具有回差特性，它有兩個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，有兩個不一樣觸發(fā)電平。施密特觸發(fā)器可將任意波形變換成矩形脈沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號波形和回差電壓大小。施密特觸發(fā)器還可用來進行幅度鑒別、組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。小結(jié)第31頁單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一種穩(wěn)定狀態(tài)和一種暫穩(wěn)態(tài)。其輸出脈沖寬度只取決于電路本身R、C定期元件數(shù)值，與輸入信號沒有關(guān)系。輸入信號只起到觸發(fā)電路進入暫穩(wěn)態(tài)作用。變化R、C定期元件數(shù)值可調(diào)整輸出脈沖寬度。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可將輸入觸發(fā)脈沖變換為寬度和幅度都符合要求矩形脈沖，因此，常用于脈沖定期、整形等。第32頁在振蕩頻率穩(wěn)定度要求很高情況下，可采取石英晶體振蕩器。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)間互相轉(zhuǎn)換完全靠電路本身電容充電和放電自動完成。因此，多諧振蕩器接通電源后就能輸出周期性矩形脈沖。變化R、C定期元件數(shù)值大小，可調(diào)整振蕩頻率。

第33頁555定期器組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器典型電路為555定期器組成施密特觸發(fā)器555定期器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定期器組成多諧振蕩器第34頁練習(xí)1、能實現(xiàn)脈沖延時電路是

，能產(chǎn)生矩形脈沖電路是

。2、施密特觸發(fā)器具有

特性；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器最主要參數(shù)為

。4、為實現(xiàn)高頻率穩(wěn)定度，常采取

振蕩器；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器受外觸發(fā)時進入

態(tài)。6、石英晶體振蕩器振蕩頻率取決于

，與外接電阻、電容參數(shù)無關(guān)。5、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，兩個狀態(tài)一種為

態(tài)，另一種為

態(tài)。多諧振蕩器兩個狀態(tài)都為

態(tài)，施密特觸發(fā)器兩個狀態(tài)都為