8__脈沖波形的變換與產(chǎn)生

1、18 8 脈沖波形的變換與產(chǎn)生脈沖波形的變換與產(chǎn)生 本章介紹獲得矩形脈沖波的方法。有兩種：本章介紹獲得矩形脈沖波的方法。有兩種：1.1.利用脈沖信號產(chǎn)生電路（如利用脈沖信號產(chǎn)生電路（如多諧振蕩器多諧振蕩器）直接產(chǎn)）直接產(chǎn)生所需的矩形脈沖波；生所需的矩形脈沖波；2.2.利用波形變換電路亦稱整形電路（如利用波形變換電路亦稱整形電路（如單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器器和施密特觸發(fā)器），將不理想的波形變換成所），將不理想的波形變換成所需的矩形脈沖波。需的矩形脈沖波。 集成集成555555定時器可構(gòu)成矩形脈沖波發(fā)生器與定時器可構(gòu)成矩形脈沖波發(fā)生器與整形電路。整形電路。22 2、掌握、掌握55555

2、5定時器的工作原理以及由定時器的工作原理以及由555555定時器組成定時器組成的單穩(wěn)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的電、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的電路和工作原理。路和工作原理。1 1、正確理解、正確理解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧多諧振蕩器的基本概念。振蕩器的基本概念。教學(xué)基本要求：教學(xué)基本要求：38.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的概念器的概念8.1.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用48.1.18.1.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的概念單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的概念 前面介紹的鎖存器和觸發(fā)器均具有兩種穩(wěn)定狀前面介紹的鎖存器和觸發(fā)器

3、均具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，故又稱它們?yōu)閼B(tài)，故又稱它們?yōu)殡p穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在數(shù)字電路中還。在數(shù)字電路中還有一種有一種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它具有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個，它具有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號沒有加入前，電路處于穩(wěn)定暫穩(wěn)狀態(tài)。在觸發(fā)信號沒有加入前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在狀態(tài)，在外加觸發(fā)脈沖外加觸發(fā)脈沖作用下，電路可轉(zhuǎn)換成另一作用下，電路可轉(zhuǎn)換成另一個狀態(tài)個狀態(tài) ，但這個狀態(tài)只是，但這個狀態(tài)只是暫時暫時維持的，經(jīng)過一段維持的，經(jīng)過一段時間之后，電路將自動返回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)時間之后，電路將自動返回到原來的穩(wěn)定狀態(tài) 。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于脈沖的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于脈沖的

4、整形整形（把波形（把波形不規(guī)則的脈沖改造成寬度和幅度都一致的脈沖）；不規(guī)則的脈沖改造成寬度和幅度都一致的脈沖）；也可用作脈沖的也可用作脈沖的延時延時、定時定時及及清除噪聲清除噪聲等。等。 5穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)由外界觸發(fā)自動返回自動返回6 電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。電路在沒有觸發(fā)信號作用時處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。1.1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點： 在外來觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到在外來觸發(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); ; 由于電路中由于電路中RCRC延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長延時環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長久保

5、持久保持, ,經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。 由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間，是靠暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間，是靠RCRC定時電路的充、放電過程來維持的。定時電路的充、放電過程來維持的。故單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)故單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間取決于電路中的器的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間取決于電路中的RCRC參數(shù)值。參數(shù)值。 7不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類分類:工作特點劃分工作特點劃分8 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：電路一旦被觸發(fā)進電路一旦被觸發(fā)

6、進入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)脈沖則無效，必須在暫入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)脈沖則無效，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后才接受下一個觸發(fā)脈沖，重新進入暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后才接受下一個觸發(fā)脈沖，重新進入暫穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)。電路的輸出脈寬不受其影響。電路的輸出脈寬不受其影響。 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：電路在被觸發(fā)進入暫電路在被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)后，若再次加入觸發(fā)脈沖則這些觸發(fā)脈沖有穩(wěn)態(tài)后，若再次加入觸發(fā)脈沖則這些觸發(fā)脈沖有效，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持效，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持tw寬度寬度 ，如后面的圖所示，故輸出脈沖寬度將為如后面的圖所示，故輸出脈沖寬度將為 t + t W。電路的輸出

7、脈寬可根據(jù)觸發(fā)脈沖的輸電路的輸出脈寬可根據(jù)觸發(fā)脈沖的輸入情況的不同而改變。入情況的不同而改變。9(a)v vO Ov vI It tw wt tw w(b)vOvItwtw不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā)沒有被重復(fù)觸發(fā) t1074121邏輯邏輯功能表功能表 HHQA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L3.3. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 7412174121（不可重復(fù)觸發(fā)）不可重復(fù)觸發(fā)）不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變當正跳變觸發(fā)脈沖從當正跳變觸發(fā)脈沖從B B端輸入時，端輸入時，A1和和A2端是端是電平控制

8、端，兩者電平控制端，兩者中至中至少有一個為低電平時才允許觸發(fā)。少有一個為低電平時才允許觸發(fā)。電路輸出正脈沖。電路輸出正脈沖。當當A A1 1或或A A2 2端有負跳變觸發(fā)脈沖輸入端有負跳變觸發(fā)脈沖輸入時，時，B B 為電平控制端，為電平控制端，B B為高電平為高電平時允許觸發(fā)。電路輸出正脈沖。時允許觸發(fā)。電路輸出正脈沖。負負跳變觸發(fā)脈沖輸入端跳變觸發(fā)脈沖輸入端正正跳變觸發(fā)脈沖輸入端跳變觸發(fā)脈沖輸入端7412174121邏輯圖邏輯圖、引腳圖、引腳圖及及定時電容、定時電容、電阻的連接電阻的連接見教材見教材393393頁所示頁所示118.1.2 8.1.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.

9、定時定時:利用利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生的一定寬度的脈沖作定時信單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生的一定寬度的脈沖作定時信號去控制另一個電路，則可使其在號去控制另一個電路，則可使其在tW寬度內(nèi)有效操作。寬度內(nèi)有效操作。如：如： vO 與門與門 vA vB tW 單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器觸發(fā)器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的RC取值不同（即其輸出的脈沖寬度不同），取值不同（即其輸出的脈沖寬度不同），與門的開啟時間就不同，通過與門的脈沖個數(shù)也就不一樣。與門的開啟時間就不同，通過與門的脈沖個數(shù)也就不一樣。12 A1 Rext/ Cext VCC Cext A2

10、B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延時延時單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路1 1單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路2 2VIVO1VO 在單穩(wěn)電路在單穩(wěn)電路1 1中，產(chǎn)生脈寬為中，產(chǎn)生脈寬為t tw w1 1的矩形脈沖的矩形脈沖v vo o1 1；在單穩(wěn)電；在單穩(wěn)電路路2 2中，利用中，利用v vo o1 1的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生脈寬為的下降沿觸發(fā)產(chǎn)生脈寬為t tw w2 2的矩形脈沖的矩形脈沖v vo o。顯然，。顯然，

11、單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路1 1起延時作用起延時作用；單穩(wěn)電路單穩(wěn)電路2 2用于產(chǎn)生輸出脈沖用于產(chǎn)生輸出脈沖，脈寬為，脈寬為twtw2 2。即。即vo脈沖的上升沿相對輸入信號脈沖的上升沿相對輸入信號VI的上升沿延遲了的上升沿延遲了tw1的時的時間。間。兩片兩片7412174121組成的延時電路及其工作波形圖見下：組成的延時電路及其工作波形圖見下：133.3.消除噪聲消除噪聲 噪聲一般多為尖脈沖，如合理地選擇噪聲一般多為尖脈沖，如合理地選擇R R、C C的值，使單穩(wěn)的值，使單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的態(tài)電路產(chǎn)生的矩形脈沖矩形脈沖的脈寬的脈寬twtw大于噪聲尖脈沖寬度而小于大于噪聲尖脈沖寬度而小于信號脈寬信號脈寬， 即

12、可消除噪聲。即可消除噪聲。 vI Q vO 噪聲噪聲 C R VCC Cext Rext/Cext 74121 A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 148.2 施密特觸發(fā)器8.2.1 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的基本概念的基本概念8.2.2 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 158.2.1 8.2.1 施密特觸發(fā)器的概念施密特觸發(fā)器的概念 施密特觸發(fā)器是一種脈沖波整形電路。它可將邊沿變化施密特觸發(fā)器是一種脈沖波整形電路。它可將邊沿變化緩慢的輸入信號波形（如鋸齒波等）整形為矩形波，以適應(yīng)緩慢的輸入信號波形（如鋸齒波等）整形為矩形波，以適應(yīng)數(shù)字電路的需要。數(shù)字電路的需要。 施密特

13、觸發(fā)器施密特觸發(fā)器(Schmitt Trigger)(Schmitt Trigger)，簡單的說就是，簡單的說就是具具有滯后特性的數(shù)字傳輸門有滯后特性的數(shù)字傳輸門。 施密特觸發(fā)器也有施密特觸發(fā)器也有兩個穩(wěn)兩個穩(wěn)定狀定狀態(tài)態(tài)，但與一般觸發(fā)器不，但與一般觸發(fā)器不同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信同的是，施密特觸發(fā)器采用電位觸發(fā)方式，其狀態(tài)由輸入信號電位維持；對于負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的號電位維持；對于負向遞減和正向遞增兩種不同變化方向的輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。輸入信號，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓。 161.1.施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性及工作特點：施

14、密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性及工作特點： 施密特觸發(fā)器屬于施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)電平觸發(fā)器件，當輸入信號達到某一定電器件，當輸入信號達到某一定電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。 施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器是一種特殊的門電路，與普通的門電路不同，施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器電路有兩個閾值電壓。電路有兩個閾值電壓。正向閾值電壓正向閾值電壓（V VT+T+）和）和負向閾值電壓負向閾值電壓（V VT-T-）。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差，）。正向閾值電壓與負向閾值電壓之差，稱為稱為回差電壓回差電壓（ VTVT）。）。 普通門電路的電壓傳輸特性曲

15、線是單調(diào)的，施密特觸發(fā)普通門電路的電壓傳輸特性曲線是單調(diào)的，施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線則是滯后的。器的電壓傳輸特性曲線則是滯后的。 利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用，可以把利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的正反饋作用，可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于輸入的信號只要幅度大于V VT+T+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。到同等頻率的矩形脈沖信號。 當輸入電壓由低向高增加，到達當輸入電壓由低向高增加，到達V VT+T+時，輸出電壓發(fā)

16、生突變時，輸出電壓發(fā)生突變; ;而輸入電壓而輸入電壓ViVi由高變低，到達由高變低，到達V VT-T-，輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓發(fā)生突變，因而出現(xiàn)輸出電壓變化滯后輸出電壓變化滯后的現(xiàn)象，可以的現(xiàn)象，可以看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的看出對于要求一定延遲啟動的電路，它是特別適用的. . 17 施密特觸發(fā)器具有施密特觸發(fā)器具有兩種穩(wěn)兩種穩(wěn)定的工作狀定的工作狀態(tài)態(tài)。它處于哪一種穩(wěn)。它處于哪一種穩(wěn)態(tài)，則取決于輸入信號的電平。當輸入信號上升態(tài)，則取決于輸入信號的電平。當輸入信號上升到到VT+時，電路時，電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)；發(fā)生翻轉(zhuǎn)；當輸入信號當輸入信號下降下降到到V VT T- -時

17、，時，電路又會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。顯然電路又會發(fā)生翻轉(zhuǎn)。顯然兩次翻轉(zhuǎn)所對應(yīng)的輸入電平值是不同的。兩次翻轉(zhuǎn)所對應(yīng)的輸入電平值是不同的。 下圖示為其電壓傳輸特性。下圖示為其電壓傳輸特性。同相輸出施密特觸發(fā)器同相輸出施密特觸發(fā)器的傳輸特性和邏輯符號的傳輸特性和邏輯符號反相輸出施密特觸發(fā)器反相輸出施密特觸發(fā)器的傳輸特性和邏輯符號的傳輸特性和邏輯符號 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+ VOH VOL oVT+ vO VOH VOL VT- - vI 18回差特性：回差特性： 回差特性是施密特觸發(fā)器的一個重要特性。對回回差特性是施密特觸發(fā)器的一個重要特性。對回差特性的要求視其應(yīng)用場合而有

18、所不同。差特性的要求視其應(yīng)用場合而有所不同。 當用它作整形和波形變換時，希望回差電壓越小當用它作整形和波形變換時，希望回差電壓越小越好；若回差電壓大于信號電壓幅度，則電路一旦越好；若回差電壓大于信號電壓幅度，則電路一旦翻轉(zhuǎn)后就不能再次翻轉(zhuǎn)，也就得不到矩形波輸出了。翻轉(zhuǎn)后就不能再次翻轉(zhuǎn)，也就得不到矩形波輸出了。 當利用回差特性消除干擾時，要選擇適當?shù)碾娐樊斃没夭钐匦韵蓴_時，要選擇適當?shù)碾娐穮?shù)，保證有一定回差電壓，以消除疊加在輸入信參數(shù)，保證有一定回差電壓，以消除疊加在輸入信號上的干擾。號上的干擾。 由于施密特觸發(fā)器具有回差電壓，所以抗干擾能由于施密特觸發(fā)器具有回差電壓，所以抗干擾能力較強

19、。力較強。 19 1 v vo ov vI I 傳傳特特性性曲曲線線 工工作作波波形形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 假定輸入信號假定輸入信號V VI I為三角波。為三角波。電路的頻率可變電路的頻率可變? ?（不變不變）占空比可變占空比可變? ? （可變可變）如何改變占空比如何改變占空比? ?（改變改變回差電壓即可回差電壓即可）回差電壓又稱滯后電壓回差電壓又稱滯后電壓從該例可見：從該例可見：20 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器集成集成施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器用用555555定時器組成的施密特觸發(fā)器定時器組成的施密特觸發(fā)

20、器按電路結(jié)構(gòu)不同分按電路結(jié)構(gòu)不同分2.施密特觸發(fā)器的施密特觸發(fā)器的分類分類:218.2.2 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT+T+v vT-T- 1 vI vO 1. 1. 波形變換：波形變換：可將三角波、正弦波等變成矩形波?？蓪⑷遣ā⒄也ǖ茸兂删匦尾?。 22 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (b) vO vI 1 波形的整形：波形的整形： 數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生波形畸變，出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想

21、的情況，可用施密特觸發(fā)器整出現(xiàn)上升沿和下降沿不理想的情況，可用施密特觸發(fā)器整形后，獲得較理想的矩形脈沖。形后，獲得較理想的矩形脈沖。 常用作計數(shù)器的輸入整形電路，使輸入信號經(jīng)整形后常用作計數(shù)器的輸入整形電路，使輸入信號經(jīng)整形后變成邊沿陡峭的矩形脈沖，作為計數(shù)器的時鐘脈沖。變成邊沿陡峭的矩形脈沖，作為計數(shù)器的時鐘脈沖。 vO vI 1 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (a) 23 1 v vo ov vI I o VT+ vO VOH VOL VT- 合理選擇回差電壓，合理選擇回差電壓，可消除干擾信號?？上蓴_信號。 vI O vO O vO O VT2 VT1 t

22、t t 3.3.消除干擾信號消除干擾信號（b）回差電壓為）回差電壓為 VT1的輸出波形的輸出波形（c c）回差電壓為）回差電壓為 V VT2T2的輸出波形的輸出波形（a）具有頂部干擾的輸入信號具有頂部干擾的輸入信號24 開開關(guān)關(guān)電電路路 RCRC延時環(huán)節(jié)延時環(huán)節(jié)多諧振蕩器的基本組成：多諧振蕩器的基本組成：開關(guān)器件：開關(guān)器件：產(chǎn)生脈沖信號的高、低電平。產(chǎn)生脈沖信號的高、低電平。反饋延遲環(huán)節(jié)（反饋延遲環(huán)節(jié)（ RCRC電路）：電路）：利用利用RCRC電路的充放電特性實現(xiàn)電路的充放電特性實現(xiàn)延時。輸出電壓經(jīng)延時后延時。輸出電壓經(jīng)延時后, ,反饋到開關(guān)器件輸入端，改變電反饋到開關(guān)器件輸入端，改變電路的輸

23、出狀態(tài)路的輸出狀態(tài), ,以獲得所需脈沖波形輸出。以獲得所需脈沖波形輸出。 多諧振蕩器是一種多諧振蕩器是一種自激振蕩器自激振蕩器。在接通電源之后，。在接通電源之后，無需外加觸發(fā)信號便能無需外加觸發(fā)信號便能產(chǎn)生矩形脈沖波或方波。由于矩產(chǎn)生矩形脈沖波或方波。由于矩形脈沖波或方波中含有豐富的高次諧波，故稱它為多諧形脈沖波或方波中含有豐富的高次諧波，故稱它為多諧振蕩器。該電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)狀態(tài)。故又稱振蕩器。該電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)狀態(tài)。故又稱為為無穩(wěn)態(tài)無穩(wěn)態(tài)電路。電路。8.3 8.3 多諧振蕩器多諧振蕩器258.4 555定時器及其應(yīng)用8.4.1 5558.4.1 555定時器定時器8.4

24、.2 8.4.2 用用555555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器8.4.3 8.4.3 用用555555定時器組成定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 8.4.4 8.4.4 用用555555定時器組成定時器組成多諧振蕩器多諧振蕩器268.4.1 5558.4.1 555定時器定時器 555 555定時器定時器是美國是美國SigneticsSignetics公司公司19721972年研制的用于取代機年研制的用于取代機械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計有三個械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計有三個5k5k的電的電阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世界。阻而得名。此電路后來竟風(fēng)靡世

25、界。 555555定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。它它成本低，性能可靠，只需外接少量的成本低，性能可靠，只需外接少量的阻容元件阻容元件，就可以實現(xiàn)，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及及施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為電路。它也常作為定時器定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。廣泛用于信號的子測量及自動控制等方面。廣泛用于信號的產(chǎn)生產(chǎn)生、變換變換、控制控制與與檢測檢測。 555555的的具體應(yīng)用：具體應(yīng)用： （1 1）構(gòu)

26、成施密特觸發(fā)器）構(gòu)成施密特觸發(fā)器，用于，用于TTLTTL系統(tǒng)的接口，整形電路或脈系統(tǒng)的接口，整形電路或脈沖鑒幅等；沖鑒幅等；（2 2）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，用于定時、延時、整形及一些定時，用于定時、延時、整形及一些定時開關(guān)中；開關(guān)中；（3 3）構(gòu)成多諧振蕩器）構(gòu)成多諧振蕩器，組成信號產(chǎn)生電路。，組成信號產(chǎn)生電路。271、 555定時器的引腳及其功能：定時器的引腳及其功能：UCC 觸發(fā)觸發(fā)輸入輸入端端12345678輸出端輸出端復(fù)位端復(fù)位端電壓控制端電壓控制端閾值輸入端閾值輸入端放電端放電端 555 555 555應(yīng)用電路采用這應(yīng)用電路采用這3 3種方式中的種方式中的1 1種或多種

27、組合起來可以種或多種組合起來可以組成各種實用的電子電路，如組成各種實用的電子電路，如定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)定時器、分頻器、脈沖信號發(fā)生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告生器、元件參數(shù)和電路檢測電路、玩具游戲機電路、音響告警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路警電路、電源交換電路、頻率變換電路、自動控制電路等。等。28觸發(fā)觸發(fā)輸入輸入閾值輸入閾值輸入控制電壓控制電壓輸出端輸出端接地端接地端放電端放電端復(fù)位端復(fù)位端電源端電源端UCC13UCC23（518V）29電阻分壓器：電阻分壓器：電壓比較器：電壓比較器：基本基本SR鎖存器鎖存器輸出緩沖輸出緩沖反相反相器：器：放電

28、三極管（三極管開關(guān)）：放電三極管（三極管開關(guān)）： TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G2.2.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 它由它由3 3個個5k5k 的電阻串聯(lián)組成的分壓器（產(chǎn)品因此得的電阻串聯(lián)組成的分壓器（產(chǎn)品因此得名）、電壓比較器名）、電壓比較器C1C1和和C2C2 、基本基本SRSR鎖存器、放電三極管鎖存器、放電三極管T T及輸出緩沖器及輸出緩沖器G G組成。組成。為為比較器比較器C1和和C2提供提供參考電壓。參考電壓。其輸出控制其輸出控制SR鎖存器鎖存器和放電三極管和放電三極管T的狀態(tài)的狀態(tài)為外

29、接電路提供放電通路。其集電極（為外接電路提供放電通路。其集電極（7腳）一般要外接上拉電阻。腳）一般要外接上拉電阻。提高定時器的帶負載能提高定時器的帶負載能力，隔離負載對定時器力，隔離負載對定時器的影響。的影響。303.3.工作原理：工作原理：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放電放電管管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 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO

30、10 101 11 0 不變不變截止截止 導(dǎo)通導(dǎo)通 不變不變00314. 555定時器功能表定時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 CC32VCC32V 328.4.2 8.4.2 用用555555定時器組成施密特觸發(fā)器定時器組成施密特觸發(fā)器(3) VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI vI VCC 2 3 VCC 1 3

31、O vO O t t vO O VCC/3 vI 2VCC/3 將將555555定時器的定時器的閾值輸入端閾值輸入端和和觸發(fā)輸入端觸發(fā)輸入端相接，即構(gòu)成相接，即構(gòu)成反相反相輸出的輸出的施密特觸發(fā)器。施密特觸發(fā)器。此電路的正向閾值電壓（此電路的正向閾值電壓（V VT+ +）和負向閾值）和負向閾值電壓（電壓（V VT- -）為何？）為何？(V(VT+ +=2V=2VCCCC/3/3; V VT- = =V VCCCC/3)/3)回差電壓呢？回差電壓呢？如何改變電路的閾值電壓和如何改變電路的閾值電壓和回差電壓回差電壓? ?0.01 F33 VCC VCC1 8 4 555 6 2 vI R vO v

32、O VIC 0.01 F 7 3 5 1 1.1.用用555555定時器組成施密特觸發(fā)器的簡化電路：定時器組成施密特觸發(fā)器的簡化電路：如何改變電路的閾值電壓和回差電壓如何改變電路的閾值電壓和回差電壓? ? 在在V VICIC（電壓控制）端加控制電壓（電壓控制）端加控制電壓V VICIC，可通過改變控制，可通過改變控制電壓的大小來調(diào)節(jié)閾值電壓電壓的大小來調(diào)節(jié)閾值電壓(V(VT+T+=V=VICIC； V VT-T-= V= VICIC/2/2）和回差和回差電壓電壓（ VT = V= VICIC/2/2）。）。342. 555555組成的施密特觸發(fā)器的應(yīng)用：組成的施密特觸發(fā)器的應(yīng)用： VCC 8

33、4 555 6 2 vI vO1 0.01 F 7 3 5 1 波形變換波形變換 t 1 3 VCC 2 3 VCC vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_35 波形產(chǎn)生電路波形產(chǎn)生電路( (多諧振蕩器多諧振蕩器 ) C Cv vo ov vI IR R1 1 VCC 8 4 555 6 2 R 0.01 F 7 3 5 1 C 368.4.3 8.4.3 用用555555定時器組成定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1 1、電路及其工作原理、電路及其工作原理VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5

34、 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI37外加觸發(fā)信號外加觸發(fā)信號( i V VCC/3 3 ) ，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為輸出為1觸發(fā)信號消除后，電容充電至觸發(fā)信號消除后，電容充電至2V VCCCC/3/3時，時，電路由高電平自動轉(zhuǎn)電路由高電平自動轉(zhuǎn)換到低電平，穩(wěn)態(tài)換到低電平，穩(wěn)態(tài)輸出為輸出為0。沒有觸發(fā)信號時沒有觸發(fā)信號時( i )電路處于穩(wěn)態(tài)，電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出為輸出為0 0 13VCCVCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO

35、 vI1 000導(dǎo)通導(dǎo)通 截止截止 截止截止放電放電充電充電若接通電源后，若接通電源后，Q=0Q=0，V0 0=0=0，T T導(dǎo)通，導(dǎo)通，電容通過放電三極電容通過放電三極管管T T放電，使放電，使V VC C=0=0，V V0 0保持低電平不變；保持低電平不變；若接通電源后，若接通電源后，Q=1Q=1，T T截止，電源通過電截止，電源通過電阻向電容充電，當阻向電容充電，當V VC C上升到上升到2V2VCCCC/3/3時，由時，由于鎖存器為于鎖存器為0 0，V V0 0為為低電平。此時，低電平。此時，T T導(dǎo)導(dǎo)通，電容通，電容C C放電，放電，V V0 0保持低電平不變。保持低電平不變。因因此

36、，電路通電后在此，電路通電后在沒沒有觸發(fā)信號時，電路有觸發(fā)信號時，電路只有一種穩(wěn)態(tài)只有一種穩(wěn)態(tài)V V0 0=0=0。0111Q0 038 VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 2 2、工作波形及輸出脈寬的計算、工作波形及輸出脈寬的計算電路是可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)電路是可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)?(?(否否) )如將如將5腳接電壓腳接電壓V,電路的脈寬會改變嗎電路的脈寬會改變嗎?（會會）V增增加（加（即即VT+加大加大）,脈寬如何改變脈寬如何改變?（增寬增寬） vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t V VC

37、C從零電平上升到從零電平上升到2V2VCCCC/3/3的時間，即為輸出電壓的時間，即為輸出電壓VoVo的脈寬的脈寬t tw w。39 vI O t 8 4 2 5 3 7 6 vI 1 vIC C vO R VCC 脈沖寬度調(diào)制器脈沖寬度調(diào)制器工作波形工作波形 vIC O VCC VCC 2 3 VCC 1 3 t vO O t 3 3、555555組成的單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用組成的單穩(wěn)態(tài)的應(yīng)用 如果將單穩(wěn)態(tài)電路的電壓控制端加入一個變化電壓，當如果將單穩(wěn)態(tài)電路的電壓控制端加入一個變化電壓，當控控制電壓升高制電壓升高時，電路的時，電路的閾值電壓升高閾值電壓升高，輸出的脈沖寬度輸出的脈沖寬度隨之隨之增增加加

38、;而當而當控制電壓降低控制電壓降低時，電路的時，電路的閾值電壓閾值電壓也也降低降低，單穩(wěn)的，單穩(wěn)的輸輸出脈寬出脈寬則隨之則隨之減小減小。如果加入的控制電壓是如右下圖所示的三。如果加入的控制電壓是如右下圖所示的三角波，則在單穩(wěn)的輸出端便可得到一串隨控制電壓變化的脈寬角波，則在單穩(wěn)的輸出端便可得到一串隨控制電壓變化的脈寬調(diào)制波形。調(diào)制波形。電路圖電路圖40 用用555555定時器組成定時器組成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn) 8 4 7 6 2 1 3 5 R VCC R1 C T vI vO 0.01 F 電路圖電路圖工作過程及波形圖見教材工作過程及波形圖見教材420頁。頁。418.4.4 用用555定時器定時器組成組成多諧振蕩器多諧振蕩器1 1、電路組成電路組成 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1R2 TC1C2+-+(4)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC(8)G(1)(2)(5)(6)(7)vovoC)(-CCV-1R-