未鎖定機(jī)工PPT第九章脈沖波形的產(chǎn)生與變換

1、第第9章章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換脈沖波形的產(chǎn)生與變換 9.1 555定時(shí)器介紹9.2 555集成定時(shí)器應(yīng)用知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)：1.1.了解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路的電路特點(diǎn)，理解電路工作原理了解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路的電路特點(diǎn)，理解電路工作原理 2.2.掌握施密特觸發(fā)器的電路特點(diǎn)及其工作原理掌握施密特觸發(fā)器的電路特點(diǎn)及其工作原理 3.3.熟悉熟悉555555集成定時(shí)電路的引腳功能集成定時(shí)電路的引腳功能 技能目標(biāo)：技能目標(biāo)：1. 1. 掌握用掌握用 555 555 集成定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的方法集成定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的方法 2. 2. 會(huì)裝

2、配、測(cè)試會(huì)裝配、測(cè)試555555集成定時(shí)器的應(yīng)用電路集成定時(shí)器的應(yīng)用電路 在日常生活中，我們經(jīng)?？吹交蛟?jīng)使用過(guò)一些電子產(chǎn)品，如在日常生活中，我們經(jīng)?？吹交蛟?jīng)使用過(guò)一些電子產(chǎn)品，如圖圖9-19-1所示。但是觸摸式定時(shí)器為什么能在觸摸開(kāi)關(guān)后起定時(shí)控制燈亮所示。但是觸摸式定時(shí)器為什么能在觸摸開(kāi)關(guān)后起定時(shí)控制燈亮的作用，它能定時(shí)燈亮多長(zhǎng)時(shí)間？防盜報(bào)警器是如何發(fā)出報(bào)警聲的？救的作用，它能定時(shí)燈亮多長(zhǎng)時(shí)間？防盜報(bào)警器是如何發(fā)出報(bào)警聲的？救護(hù)車怎樣會(huì)邊閃爍邊發(fā)出救護(hù)警笛聲？夢(mèng)幻彩燈為何能在商店、舞場(chǎng)、護(hù)車怎樣會(huì)邊閃爍邊發(fā)出救護(hù)警笛聲？夢(mèng)幻彩燈為何能在商店、舞場(chǎng)、家庭及節(jié)日里變化奇妙，閃耀發(fā)出漂亮的色光？

3、家庭及節(jié)日里變化奇妙，閃耀發(fā)出漂亮的色光？是因?yàn)殡娐分挟a(chǎn)生是因?yàn)殡娐分挟a(chǎn)生了不同頻率、不同寬度的脈沖信號(hào)。了不同頻率、不同寬度的脈沖信號(hào)。a）觸摸式定時(shí)控制開(kāi)關(guān)實(shí)物圖 b）防盜報(bào)警器C）救護(hù)車警笛 d）夢(mèng)幻彩燈 在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要各種不同頻率、不同要求的脈沖信號(hào)，而獲在數(shù)字電路中，經(jīng)常需要各種不同頻率、不同要求的脈沖信號(hào)，而獲得脈沖信號(hào)的方法一般有兩種：得脈沖信號(hào)的方法一般有兩種：一是利用振蕩電路直接產(chǎn)生所需要的波形，這種電路不需要外加觸發(fā)脈沖信號(hào)，一是利用振蕩電路直接產(chǎn)生所需要的波形，這種電路不需要外加觸發(fā)脈沖信號(hào)，只要電源電壓和電路參數(shù)合適，電路就能自動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這一類電路稱為只要

4、電源電壓和電路參數(shù)合適，電路就能自動(dòng)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這一類電路稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器。二是利用脈沖變換電路，將已有的性能不符合要求的脈沖信號(hào)變換成符合要求二是利用脈沖變換電路，將已有的性能不符合要求的脈沖信號(hào)變換成符合要求的脈沖信號(hào)。變換電路本身不產(chǎn)生脈沖信號(hào)，它所做的工作僅是變換波形，這的脈沖信號(hào)。變換電路本身不產(chǎn)生脈沖信號(hào)，它所做的工作僅是變換波形，這一類電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。一類電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。9.1 555集成定時(shí)器介紹集成定時(shí)器介紹 555 555集成電路是一種將模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電集成電路是一種將模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合在一起

5、的中規(guī)模集成電路，該電路功能靈活、適用廣泛，只要外部配上幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成路，該電路功能靈活、適用廣泛，只要外部配上幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路及施密特觸發(fā)器等多種電路。多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路及施密特觸發(fā)器等多種電路。555555電路型號(hào)很多，電路型號(hào)很多，但基本上可分為但基本上可分為TTLTTL型和型和CMOSCMOS型兩種，屬于型兩種，屬于TTLTTL型的有型的有NE555NE555、LM555LM555等，屬等，屬于于CMOSCMOS型的有型的有CC7555CC7555、CC7556CC7556等，雖型號(hào)不同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和等，雖型號(hào)不同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作

6、原理和外部引線排列基本一致，功能完全相同。外部引線排列基本一致，功能完全相同。9.1.1 555電路組成電路組成 圖圖9-29-2所示為所示為555555集成定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外引線排列圖。集成定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外引線排列圖。 圖9-2 555集成定時(shí)器9.1.1 555電路基本功能電路基本功能 555 555定時(shí)器的功能見(jiàn)表定時(shí)器的功能見(jiàn)表9-19-1，表中，表中0 0表示低電平，表示低電平，1 1表示高電平，表示高電平，表示任意電平表示任意電平。9.2 555集成定時(shí)器的應(yīng)用集成定時(shí)器的應(yīng)用9.2.1 555集成定時(shí)器組成多諧振蕩器集成定時(shí)器組成多諧振蕩器【555555集成定時(shí)器阻成多諧振

7、蕩器的電路及工作波形集成定時(shí)器阻成多諧振蕩器的電路及工作波形】如圖如圖9-39-3所示。所示。電容電容 C C 循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。a）電路原理圖 b）工作波形圖圖9-3 555電路組成的多諧振蕩器 【振蕩周期【振蕩周期】（1 1）充電時(shí)間）充電時(shí)間tWH和放電時(shí)間和放電時(shí)間tWL分別為分別為：tWH 0.7 (R1 + R2)C1 tWL 0.7 R2C1（2）振蕩周期為振蕩周期為：T = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C1【多諧振蕩器特點(diǎn)【多諧振蕩器特點(diǎn)】多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。多諧振蕩

8、器是產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩器。其特點(diǎn)是：電路一旦起振，就沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路在兩個(gè)暫其特點(diǎn)是：電路一旦起振，就沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)間交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)。因此，它又叫無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，穩(wěn)態(tài)間交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)。因此，它又叫無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，常用做脈沖信號(hào)源。常用做脈沖信號(hào)源。 9.2.2 555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器【555555集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及工作波形集成定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路及工作波形】555555電路構(gòu)成的單電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路穩(wěn)態(tài)電路觸摸式定時(shí)控制開(kāi)關(guān)組成及工作波形觸摸式定時(shí)控制開(kāi)關(guān)組成

9、及工作波形 如圖如圖9-59-5所示。所示。a）電路原理圖b） 實(shí)物圖 c)工作波形圖圖9-5 觸摸式定時(shí)控制開(kāi)關(guān)【單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)【單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)】單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路是一種只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路是一種只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的觸發(fā)器，在無(wú)外觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài)在無(wú)外觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于穩(wěn)態(tài), ,在外觸發(fā)信號(hào)作用下，電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)，在外觸發(fā)信號(hào)作用下，電路翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)，然后自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間取決于然后自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間取決于RCRC定時(shí)元件的參數(shù)，與外加定時(shí)元件的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號(hào)無(wú)關(guān)。觸發(fā)信號(hào)無(wú)關(guān)。【應(yīng)用舉例【應(yīng)用舉例】 （1 1）脈沖信號(hào)整形

10、：）脈沖信號(hào)整形：就是把波形不規(guī)則的脈沖信號(hào)輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，就是把波形不規(guī)則的脈沖信號(hào)輸入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，在輸出端獲得具有一定的寬度和幅度，前后沿比較陡峭的矩形脈沖波。在輸出端獲得具有一定的寬度和幅度，前后沿比較陡峭的矩形脈沖波。如圖如圖9-69-6所示。所示。 圖9-6單穩(wěn)態(tài)電路的整形作用 （2 2）脈沖信號(hào)延時(shí)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號(hào)）脈沖信號(hào)延時(shí)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號(hào)u uI I的下降沿被觸發(fā)，的下降沿被觸發(fā)，輸出產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，輸出信號(hào)的下降沿比輸入信號(hào)的下降沿延遲輸出產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，輸出信號(hào)的下降沿比輸入信號(hào)的下降沿延遲了了T TW W時(shí)間，改變時(shí)間，改變RCRC時(shí)間常數(shù)改變延時(shí)時(shí)

11、間。如圖時(shí)間常數(shù)改變延時(shí)時(shí)間。如圖9-79-7所示。所示。 圖9-7單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)作用 （3 3）定時(shí)控制：利用電路的暫穩(wěn)態(tài)脈沖信號(hào)可控制電子開(kāi)關(guān)在規(guī)定的）定時(shí)控制：利用電路的暫穩(wěn)態(tài)脈沖信號(hào)可控制電子開(kāi)關(guān)在規(guī)定的時(shí)間動(dòng)作，達(dá)到定時(shí)目的。如圖時(shí)間動(dòng)作，達(dá)到定時(shí)目的。如圖9-89-8所示?？捎糜谧詣?dòng)熄滅路燈開(kāi)關(guān)、所示?？捎糜谧詣?dòng)熄滅路燈開(kāi)關(guān)、電子照相機(jī)的延時(shí)自動(dòng)拍照等電路。電子照相機(jī)的延時(shí)自動(dòng)拍照等電路。 圖9-8 單穩(wěn)態(tài)電路的定時(shí)控制 9.2.3 555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器 【555555集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器的電路及工作波形集成定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器的電路

12、及工作波形】如圖如圖9-99-9所示。所示。a）電路原理圖 b）工作波形圖圖9-9 555電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器【滯回特性【滯回特性】（1 1）上限門檻電壓（）上限門檻電壓（uTuT+ +）：是指在輸入電壓上升過(guò)程中，施密特觸發(fā)器的）：是指在輸入電壓上升過(guò)程中，施密特觸發(fā)器的輸出電平由高變低時(shí)的輸入電壓，又稱上觸發(fā)電平，用輸出電平由高變低時(shí)的輸入電壓，又稱上觸發(fā)電平，用uTuT+ +表示。表示。（2 2）下限門檻電壓（）下限門檻電壓（uTuT）：是指在輸入電壓下降過(guò)程中，施密特觸發(fā)器）：是指在輸入電壓下降過(guò)程中，施密特觸發(fā)器的輸出電平由低變高時(shí)的輸入電壓，又稱下觸發(fā)電平，用的輸出電平由低變高時(shí)

13、的輸入電壓，又稱下觸發(fā)電平，用uTuT- -表示。表示。（3 3）滯回電壓（）滯回電壓（ u u）：）：uTuT+ + 與與 uTuT- -之間的之間的 差值稱為滯回電壓（或回差電差值稱為滯回電壓（或回差電壓）。即壓）。即 u= uTu= uT+ + uTuT- -。 必須指出，滯回特性（回差現(xiàn)象）是施密特觸發(fā)器的固有特性，可以根必須指出，滯回特性（回差現(xiàn)象）是施密特觸發(fā)器的固有特性，可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)減小或增大據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)減小或增大 u u。圖。圖9-109-10為施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性曲線，為施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性曲線，由由uOuO隨隨uIuI變化的電平高低關(guān)系可知，施密特觸發(fā)器是

14、一個(gè)具有滯回特性的反變化的電平高低關(guān)系可知，施密特觸發(fā)器是一個(gè)具有滯回特性的反相器，如果在施密特反相器的輸入端加與門就構(gòu)成與非施密特觸發(fā)器。其邏相器，如果在施密特反相器的輸入端加與門就構(gòu)成與非施密特觸發(fā)器。其邏輯符號(hào)如圖輯符號(hào)如圖9-119-11所示。所示。圖9-10施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性 a）施密特反相器 b）與非施密特觸發(fā)器 圖9-11施密特觸發(fā)器的邏輯符號(hào) 【施密特觸發(fā)器特點(diǎn)【施密特觸發(fā)器特點(diǎn)】電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，從第一穩(wěn)態(tài)翻到第二穩(wěn)態(tài)時(shí)及從電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，從第一穩(wěn)態(tài)翻到第二穩(wěn)態(tài)時(shí)及從第二穩(wěn)態(tài)再回到第一穩(wěn)態(tài)時(shí)，均需外觸發(fā)電平，而且兩次觸發(fā)電平存在一定第二穩(wěn)態(tài)再回到第一穩(wěn)態(tài)時(shí)，均需外觸發(fā)電

15、平，而且兩次觸發(fā)電平存在一定的差值，即有回差現(xiàn)象，這是與一般的雙穩(wěn)態(tài)電路的區(qū)別之處。的差值，即有回差現(xiàn)象，這是與一般的雙穩(wěn)態(tài)電路的區(qū)別之處。技能訓(xùn)練技能訓(xùn)練 制作制作555多諧振蕩器多諧振蕩器【訓(xùn)練目標(biāo)【訓(xùn)練目標(biāo)】1 1、認(rèn)識(shí)、認(rèn)識(shí)555555定時(shí)電路，了解其使用方法。定時(shí)電路，了解其使用方法。2 2、會(huì)制作、會(huì)制作555555多諧振蕩器。多諧振蕩器。3 3、會(huì)用萬(wàn)用表和示波器測(cè)、會(huì)用萬(wàn)用表和示波器測(cè)555555電路的電路的2 2腳、腳、6 6腳和腳和3 3腳的信號(hào)波形。腳的信號(hào)波形?！居?xùn)練材料【訓(xùn)練材料】見(jiàn)教材。見(jiàn)教材。 【電路組成及工作原理【電路組成及工作原理】1 1電路功能電路功能 本電

16、路的核心元件是本電路的核心元件是555555集成電路，由圖可知它工作于無(wú)穩(wěn)態(tài)工作方式。集成電路，由圖可知它工作于無(wú)穩(wěn)態(tài)工作方式。接通電源后，接通電源后，555555集成電路的輸出端集成電路的輸出端3 3腳電平不斷地出現(xiàn)高低變化。當(dāng)腳電平不斷地出現(xiàn)高低變化。當(dāng)3 3腳為高腳為高電平時(shí)，電平時(shí)，LED1LED1熄滅、熄滅、LED2LED2發(fā)光，同時(shí)電容器發(fā)光，同時(shí)電容器C2C2被充電，揚(yáng)聲器發(fā)出被充電，揚(yáng)聲器發(fā)出“嗒嗒”響聲；響聲；當(dāng)當(dāng)3 3腳為低電平時(shí)，腳為低電平時(shí)，LED2LED2熄滅，、熄滅，、LED1LED1發(fā)光，同時(shí)電容器發(fā)光，同時(shí)電容器C2C2通過(guò)揚(yáng)聲器通過(guò)揚(yáng)聲器BLBL向集向集成電路

17、成電路3 3腳、腳、1 1腳放電，揚(yáng)聲器又發(fā)出一聲腳放電，揚(yáng)聲器又發(fā)出一聲“嗒嗒”響聲。所以發(fā)光二極管響聲。所以發(fā)光二極管LED1LED1、 LED2LED2交替發(fā)光，揚(yáng)聲器交替發(fā)光，揚(yáng)聲器BLBL就發(fā)出就發(fā)出“嗒嗒嗒嗒”節(jié)拍聲。節(jié)拍聲。2 2電路圖電路圖 電路原理圖如圖電路原理圖如圖9-149-14所示。所示。圖9-14 制作555多諧振蕩器【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟【訓(xùn)練內(nèi)容及步驟】1 1電路元器件的檢測(cè)電路元器件的檢測(cè)（1 1）色環(huán)電阻、瓷片電容、電解電容、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器的檢測(cè)方法）色環(huán)電阻、瓷片電容、電解電容、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器的檢測(cè)方法同前面相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。同前面相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。（2 2）NE

18、555NE555集成電路引腳的識(shí)別：將集成電路引腳的識(shí)別：將555555電路表面缺口朝左，正向放置，電路表面缺口朝左，正向放置，逆時(shí)針?lè)较驍?shù)引腳，依次為逆時(shí)針?lè)较驍?shù)引腳，依次為1 1腳腳8 8腳。腳。2 2電路制作與調(diào)試電路制作與調(diào)試（1 1）按工藝要求對(duì)元器件的引腳進(jìn)行成形加工，按圖）按工藝要求對(duì)元器件的引腳進(jìn)行成形加工，按圖9-10b9-10b） 在萬(wàn)能板在萬(wàn)能板上合理布局元件并連接電路。上合理布局元件并連接電路。（2 2）連接電源及檢測(cè)端子。）連接電源及檢測(cè)端子。（3 3）用萬(wàn)用表測(cè)）用萬(wàn)用表測(cè)NE555NE555集成塊的各腳電壓。集成塊的各腳電壓。（4 4）用示波器觀測(cè)）用示波器觀測(cè)NE555NE555集成塊的集成塊的2 2腳（或腳（或6 6腳）的電壓并畫出波形。腳）的電壓并畫出波形?！緦?shí)訓(xùn)結(jié)果】測(cè)試結(jié)果記入表【實(shí)訓(xùn)結(jié)果】測(cè)試結(jié)果記入表9-39-3中中。表9-3 555多諧振蕩器測(cè)試技訓(xùn)表 本章小結(jié)本章小結(jié)1.1. 555 555 定時(shí)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(gòu)定時(shí)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(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。2. 2. 多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換完多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)換完全靠電