波形的產(chǎn)生與變換電路

1、 課程的基本描述課程的基本描述課程名稱：課程名稱：數(shù)字電路綜合設(shè)計數(shù)字電路綜合設(shè)計Comprehensive design of digital circuit課程編號：課程編號：040115HI06課程性質(zhì)：課程性質(zhì)：學(xué)科、專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科、專業(yè)基礎(chǔ)適用專業(yè)：適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)計算機科學(xué)與技術(shù)參考教材：參考教材：理論理論葉挺秀葉挺秀. 電工電子學(xué)電工電子學(xué). 第四版第四版. 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2014年年毛法堯毛法堯. 數(shù)字邏輯（第二版）北京：高等教育出版社，數(shù)字邏輯（第二版）北京：高等教育出版社，2008年年實驗實驗總總 學(xué)學(xué) 時：時：32學(xué)時學(xué)時理論學(xué)時：理

2、論學(xué)時：12學(xué)時學(xué)時實驗學(xué)時：實驗學(xué)時：無無上機學(xué)時：上機學(xué)時：無無翻轉(zhuǎn)、案例翻轉(zhuǎn)、案例實踐、創(chuàng)新實踐、創(chuàng)新實踐：實踐：20學(xué)時學(xué)時學(xué)學(xué) 分：分：2學(xué)分學(xué)分開課學(xué)期：開課學(xué)期：第三學(xué)期第三學(xué)期前導(dǎo)課程：前導(dǎo)課程：數(shù)字電路及邏輯數(shù)字電路及邏輯后續(xù)課程：后續(xù)課程：計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機接口技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、微機接口技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計 正弦波和非正弦波常常作為信號源，被廣泛地應(yīng)用于無線電通信、自動測量及自動控制等系統(tǒng)中。電子技術(shù)實驗中使用的低頻信號發(fā)生器就是一種正弦波振蕩電路，大功率的正弦波振蕩電路還可以直接為工業(yè)生產(chǎn)提供能源。 6.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路

3、 6.2 多諧振蕩器多諧振蕩器 6.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器6.1.1 正弦波振蕩器的基本原理一、自激振蕩的條件一、自激振蕩的條件iUOUfUF開關(guān)合在 “1”：iOUAUu 開關(guān)合在“2” ：fOUAUu ifUU 如果：如果： 正弦波振蕩電路是用來產(chǎn)生一定頻率和幅度的正弦波信號的電路，電路中只有直流源而沒有外接信號源。其頻率范圍很廣，可以從零點幾Hz到幾百MHz以上，其輸出功率可以從幾mW到幾十mW。 6.1 正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：由此知放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：ifUU 即：即：iiofUUFAUFU 1 AF

4、1 AF幅度平衡條件幅度平衡條件相位平衡條件相位平衡條件二、正弦波振蕩器的起振過程二、正弦波振蕩器的起振過程1 AF nFA2 起振條件：起振條件：合閘后：合閘后：信號信號小小大大平衡平衡1 AF1 AF), 2, 1, 0(2FA nn 三、正弦波振蕩電路的組成與分類三、正弦波振蕩電路的組成與分類 放大電路放大電路 選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò) 正反饋網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò) 穩(wěn)幅環(huán)節(jié)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)確定確定 f0合二為一合二為一使輸出幅值穩(wěn)定使輸出幅值穩(wěn)定使使fiXX 1 1、正弦波振蕩電路的組成、正弦波振蕩電路的組成根據(jù)根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類：所用元件分類：RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路

5、正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路f0 1MHz f0 很穩(wěn)定很穩(wěn)定 2、正弦波振蕩電路的分類、正弦波振蕩電路的分類三、正弦波振蕩電路的組成與分類三、正弦波振蕩電路的組成與分類 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電路的分析步驟1. 檢查電路的結(jié)構(gòu)和組成檢查電路的結(jié)構(gòu)和組成 ：（2）檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路）檢查放大電路的靜態(tài)工作點是否能保證放大電路正常工作；正常工作；（1）檢查電路是否包含四個組成部分，即放大電路、）檢查電路是否包含四個組成部分，即放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)；選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)；（3）檢查電路中的反饋信

6、號取自什么地方，加在什）檢查電路中的反饋信號取自什么地方，加在什么位置以及反饋信號的極性。么位置以及反饋信號的極性。 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電路的分析步驟2. 判斷電路是否滿足自激振蕩的條件判斷電路是否滿足自激振蕩的條件 ：（2）幅值條件）幅值條件1 FA（1）相位條件）相位條件瞬時極性法瞬時極性法：斷開反饋，：斷開反饋，iU加頻率為加頻率為 f0 的信號的信號 ，fUiU判斷判斷 與與 的極性，的極性，若相同，則滿足相位條件。若相同，則滿足相位條件。iUoU F AfU 四、正弦波振蕩電路的分析步驟四、正弦波振蕩電路的分析步驟3. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算 nFA2

7、計算計算 時的頻率，即為振蕩頻率時的頻率，即為振蕩頻率 f0 。振蕩頻率由相位平衡條件決定。振蕩頻率由相位平衡條件決定。寫出寫出 AF 表達式；表達式；. .1、文氏電橋（、文氏電橋（RC串并聯(lián)）振蕩器串并聯(lián)）振蕩器1）RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性)/1(111CjRZ 2222221/1/(CRjRCjRZ ）212ifZZZUUF 12211221111CRCRjCCRR RRR 21CCC 21 RCRCjF 131 oo31jRC1o 2oo231 F3arctanoof 幅頻特性：幅頻特性：相頻特性：相頻特性：當(dāng)當(dāng)= =o o時，電路達到諧振，時，電路達到諧振，電路呈

8、電路呈“電阻性電阻性”，此時，此時31 F 0f RCf 21o 幅值最大幅值最大RC1o 2、文氏電橋振蕩器的分析、文氏電橋振蕩器的分析1）組成）組成同相比例同相比例放大電路放大電路RC選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻網(wǎng)絡(luò)，兼正反饋網(wǎng)絡(luò)兼正反饋網(wǎng)絡(luò)Z1、Z2、 R3 與與R4形形成四個橋臂成四個橋臂2）起振條件及振蕩頻率）起振條件及振蕩頻率 RC網(wǎng)絡(luò)諧振時滿足自網(wǎng)絡(luò)諧振時滿足自激振蕩的相位平衡條件。激振蕩的相位平衡條件。RCf 21o 振蕩頻率：振蕩頻率：由同相放大電路：由同相放大電路：431RRA 由幅度起振條件：由幅度起振條件：31 F由選頻網(wǎng)絡(luò)可知，諧振時：由選頻網(wǎng)絡(luò)可知，諧振時：1 FA3 A或或43

9、2RR RCf 21o RC正弦波振蕩器只能用作低頻振蕩器。正弦波振蕩器只能用作低頻振蕩器。振蕩頻率的范圍：振蕩頻率的范圍：1Hz 1MHz例如，橋式振蕩器。例如，橋式振蕩器。選選R=1k，C=200pF，則，則 fo=796HzRC正弦波振蕩器的振蕩頻率取決于正弦波振蕩器的振蕩頻率取決于R、C的數(shù)值。的數(shù)值。 若提高振蕩頻率若提高振蕩頻率fo ，必須選擇較小的，必須選擇較小的R和和C值。值。foR基本放大電路的負(fù)載加重；基本放大電路的負(fù)載加重；C受到管子結(jié)電容和分布電容的限制。受到管子結(jié)電容和分布電容的限制。當(dāng)振蕩頻率高于當(dāng)振蕩頻率高于1MHz時，采用時，采用LC正弦波振蕩器。正弦波振蕩器。

10、 (1) 起振過程起振過程(2)(2)穩(wěn)定振蕩穩(wěn)定振蕩RCf21o 總結(jié)：（1）RC振蕩電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，經(jīng)濟可靠。振蕩電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，經(jīng)濟可靠。（2）RC振蕩電路的振蕩頻率較低，最高不會超過振蕩電路的振蕩頻率較低，最高不會超過200kHz。（3）RC振蕩電路的振蕩電路的RC選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻特性較差，因選頻網(wǎng)絡(luò)，選頻特性較差，因而應(yīng)盡量使放大器件工作在線性區(qū)，故多采用負(fù)反饋而應(yīng)盡量使放大器件工作在線性區(qū)，故多采用負(fù)反饋的方法穩(wěn)幅和改善輸出波形。的方法穩(wěn)幅和改善輸出波形。 2121021CCCCLf LECRb1Rb2ReCeCbC2C1LcC1C2L+uce- -+ube - -(

11、1)直流等效電路直流等效電路(2)交流等效電路交流等效電路五、改進的電容三點式振蕩電路五、改進的電容三點式振蕩電路210111121CCCLf 振蕩頻率振蕩頻率選擇選擇 C C1， C C2， 則：則：LCf 210減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于減小了三極管極間電容對振蕩頻率的影響，適用于產(chǎn)生高頻振蕩，且頻率穩(wěn)定度高。產(chǎn)生高頻振蕩，且頻率穩(wěn)定度高。CMLLf)2(21210 在這個電路中三極管在這個電路中三極管VT1與外圍的電感器和電容器與外圍的電感器和電容器構(gòu)成了一個電容三點式振蕩器。它的交流等效電路（不構(gòu)成了一個電容三點式振蕩器。它的交流等效電路（不考慮考慮RP和和R2的作用

12、如圖所示，當(dāng)圖中三極管基極有一的作用如圖所示，當(dāng)圖中三極管基極有一正信號時，由于三極管的反向作用使它的集電極信號為正信號時，由于三極管的反向作用使它的集電極信號為負(fù)。兩個電容器兩端的信號極性如圖所示，通過電容器負(fù)。兩個電容器兩端的信號極性如圖所示，通過電容器的反饋，三極管基極上的信號與原來同相，由于這是正的反饋，三極管基極上的信號與原來同相，由于這是正反饋，所以電路可以產(chǎn)生振蕩，反饋，所以電路可以產(chǎn)生振蕩，RP和和R1的存在，消弱的存在，消弱了電路中的正反饋信號，使電路處于剛剛起振的狀態(tài)下。了電路中的正反饋信號，使電路處于剛剛起振的狀態(tài)下。 金屬探測器的振蕩頻率約為金屬探測器的振蕩頻率約為40

13、KHz，主要由電感，主要由電感L 、電容器電容器C1、C2決定。調(diào)節(jié)電位器決定。調(diào)節(jié)電位器RP減小反饋信號，減小反饋信號，使電路處在剛剛起振的狀態(tài)。電阻器使電路處在剛剛起振的狀態(tài)。電阻器R2是三極管是三極管VT1的基極偏置電阻。微弱的振蕩信號通過電容器的基極偏置電阻。微弱的振蕩信號通過電容器C4、電、電阻器送到由三極管阻器送到由三極管VT2、電阻器、電阻器R4、R5及電容器及電容器C5等組成的電壓放大器進行放大。然后由二極管等組成的電壓放大器進行放大。然后由二極管VD1和和VD2進行整流，電容器進行整流，電容器C6進行濾波。整流濾波后的直進行濾波。整流濾波后的直流電壓使三極管流電壓使三極管VT

14、3導(dǎo)通，它的集電極為低電平，發(fā)導(dǎo)通，它的集電極為低電平，發(fā)光二極管光二極管VD3亮。亮。 在金屬探測器的電感探頭在金屬探測器的電感探頭L接近金屬物體時，振蕩接近金屬物體時，振蕩電路停振，沒有信號通過電容器電路停振，沒有信號通過電容器C4，三極管，三極管VT3的基的基極得不到正電壓，所以三極管極得不到正電壓，所以三極管VT3截止，發(fā)光二極管截止，發(fā)光二極管熄滅。熄滅。電路工作原理電路工作原理 多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路.這種電路不需要外加觸發(fā)信號這種電路不需要外加觸發(fā)信號,便能連續(xù)地便能連續(xù)地, 周周期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖期性地自行產(chǎn)生矩形脈沖.該脈沖是

15、由基波和該脈沖是由基波和多次諧波構(gòu)成多次諧波構(gòu)成,因此稱為多諧振因此稱為多諧振 蕩器電路蕩器電路. 本節(jié)介紹用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器。本節(jié)介紹用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器。 6.2 多諧振蕩器多諧振蕩器 比較器的輸出電壓經(jīng)一定延時，饋送作為比較器比較器的輸出電壓經(jīng)一定延時，饋送作為比較器的輸入電壓，使比較器自行翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形波輸出。的輸入電壓，使比較器自行翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形波輸出。 1、電路組成、電路組成RC積分電路積分電路延時兼反饋延時兼反饋遲滯比較器遲滯比較器開關(guān)電路開關(guān)電路限流限流電阻電阻6.2.1 用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器用集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器2、工作原理、工作原理電路的正反饋系數(shù)電

16、路的正反饋系數(shù)211RRRF zoFUFuu 比較電壓比較電壓設(shè)設(shè)t=0時，時，uC=0，uo=+UzzFUu 則則輸出電壓輸出電壓uo通過通過R向向C充電，充電，uC呈呈指數(shù)規(guī)律增加。指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)當(dāng)t = t1，uCu+時，時，uo跳變?yōu)樘優(yōu)?Uz。zFUu 此時此時zFUu uo= Uz 此時此時C通過通過R放電，放電，uC呈指數(shù)呈指數(shù)規(guī)律減小。規(guī)律減小。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，輸出矩形波。振蕩，輸出矩形波。當(dāng)當(dāng)t = t2，uCu +時，時，uo跳變?yōu)樘優(yōu)?Uz。電容又被充電。電容又被充電。3、振蕩周期、振蕩周期t1 t2，電容放電。，電容放電。放電時間常數(shù)：放

17、電時間常數(shù)： 1=RCz0FUuC ）（zUuC ）（11 zRCtCeFUtu ）（）（當(dāng)當(dāng)t = T1=T/2時，時，z2FUTuC ）（，代入上式，得，代入上式，得z2z11 2FUeFUTuRCTC ）（）（FFRCT 11ln2 2121ln2RRRC振蕩頻率：振蕩頻率：Tf1 4、占空比可調(diào)的矩形波產(chǎn)生電路、占空比可調(diào)的矩形波產(chǎn)生電路 占空比：矩形波中高電平的持續(xù)時間與占空比：矩形波中高電平的持續(xù)時間與振蕩周期的比值。方波的占空比為振蕩周期的比值。方波的占空比為50%。%100%1002111 TT CRrR 1dw1 CRrRR 2d ww2 為改變輸出方波的占空比，可改變電容為

18、改變輸出方波的占空比，可改變電容C的充、的充、放電時間常數(shù)。放電時間常數(shù)。占空比：占空比：其中其中rd是二極管是二極管D的導(dǎo)通電阻。的導(dǎo)通電阻。改變改變Rw 的中點位置，占空比就可改變。的中點位置，占空比就可改變。石英晶體振蕩器最突出的特點就是振蕩頻率穩(wěn)定性好。石英晶體振蕩器最突出的特點就是振蕩頻率穩(wěn)定性好。一、石英晶體的特性一、石英晶體的特性1、基本特征、基本特征壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)： 在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形；在石英晶片的兩極加一電場，晶片將產(chǎn)生機械變形；反之若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會反之若在晶片上施加機械壓力，在晶片相應(yīng)的方向上會產(chǎn)生一定的電場。產(chǎn)生一

19、定的電場。壓電諧振：壓電諧振：固有頻率與晶片的切割方式、幾何形狀及尺寸有關(guān)。固有頻率與晶片的切割方式、幾何形狀及尺寸有關(guān)。6.2.2 用石英晶體構(gòu)成的多諧振蕩器用石英晶體構(gòu)成的多諧振蕩器2、石英晶體的等效電路、石英晶體的等效電路符號：符號：（1）晶體不振動時，等效為平板電容器）晶體不振動時，等效為平板電容器C0 ，稱為靜電電，稱為靜電電容，一般為幾到幾十皮法。容，一般為幾到幾十皮法。（2）晶體振動時，機械振動的慣性用電感）晶體振動時，機械振動的慣性用電感L (10-3102H ) 等效，晶片的彈性用電容等效，晶片的彈性用電容 C (10-210-1PF )等效，晶片振等效，晶片振動時的損耗用電

20、阻動時的損耗用電阻R (102)等效。等效。CC 03、石英晶體的諧振頻率、石英晶體的諧振頻率串聯(lián)諧振頻率串聯(lián)諧振頻率LCf 21s并聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率0s00p121CCfCCCCLf 此時串聯(lián)支路呈現(xiàn)為很小的純電阻此時串聯(lián)支路呈現(xiàn)為很小的純電阻R，C0容抗遠(yuǎn)大于容抗遠(yuǎn)大于R，視為開路。，視為開路。 當(dāng)工作頻率大于當(dāng)工作頻率大于 fs 時，串聯(lián)支路呈感性，與時，串聯(lián)支路呈感性，與C0并聯(lián)并聯(lián)形成形成LC回路?；芈?。電抗頻率特性電抗頻率特性O(shè)fXfsfp容性容性容性容性感性感性純阻性純阻性 二、石英晶體振蕩電路二、石英晶體振蕩電路1 1、串聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路、串聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電

21、路 二、石英晶體振蕩電路二、石英晶體振蕩電路2 2、并聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路、并聯(lián)型石英晶體多諧振蕩電路 并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，常用于電子鐘表，計并聯(lián)型石英晶體振蕩電路，常用于電子鐘表，計算機的時鐘電路。算機的時鐘電路。常用的晶振有常用的晶振有 32768Hz 8Mhz 16Mhz6.2.3 6.2.3 用用555555集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器集成電路構(gòu)成的多諧振蕩器、555555集成定時器集成定時器 555定時器（時基電路）是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合定時器（時基電路）是一種用途廣泛的模擬數(shù)字混合集成電路。設(shè)計新穎、構(gòu)思奇巧，備受電子專業(yè)設(shè)計人員和電集成電路。設(shè)計新穎、構(gòu)思奇巧，備受電子

22、專業(yè)設(shè)計人員和電子愛好者青睞；它可以構(gòu)成子愛好者青睞；它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器多諧振蕩器、施密施密特觸發(fā)器特觸發(fā)器和和壓控振蕩器壓控振蕩器等多種應(yīng)用電路。等多種應(yīng)用電路。87654321GNDTLTHVCCRduo圖圖4-2 555定時器符號圖定時器符號圖地低觸發(fā)端低觸發(fā)端高觸發(fā)端高觸發(fā)端放電端放電端電源端電源端清零端清零端輸出端輸出端電壓控制端電壓控制端DISCV典型封裝雙列直插型貼片型 555定時器主要由定時器主要由比較器比較器、觸發(fā)器觸發(fā)器、輸出級、放電開輸出級、放電開關(guān)關(guān)和由和由三個三個5k 電阻電阻組成的組成的分壓器分壓器等部分構(gòu)成，電路如等部分構(gòu)成，電路如圖所

23、示。圖所示。電阻分壓器電阻分壓器比較器比較器觸發(fā)器觸發(fā)器輸出級輸出級555定時器電路結(jié)構(gòu)圖定時器電路結(jié)構(gòu)圖CC31VCC32V放電開關(guān)放電開關(guān)真值表的第一行01 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A2CC32VCC31V0110導(dǎo)通1 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTDISVCCA1A2CC32VCC31V清零01 16 6+ +- - -+ + + +2 25 58 8GNDTLTHCV4 4Rd11113 37 7OUTD

24、ISVCCA1A2CC32VCC31V保持保持0 010110真值表的第二行CC31VCC32V從第二行到第三行導(dǎo)通CC32VCC31V0真值表的第四行CC31VCC32V10010101截止從第四行返回 第三行CC32VCC31V00保持保持1截止回差現(xiàn)象THTLRdOUTDISCC32VCC31VCC31VCC32VCC32VCC31VLL通HHH斷 555 定時器功能表通LH保持保持 從從555定時器的功能表可以看出：定時器的功能表可以看出：555定時器有兩個閾定時器有兩個閾yu值（值（Threshold）電平，分）電平，分別是別是1/3VCC和和2/3VCC；1. 2. 輸出端為輸出端

25、為低電平低電平時三極管時三極管TD導(dǎo)通導(dǎo)通， 7腳輸出低腳輸出低電平；輸出端為電平；輸出端為高電平高電平時三極管時三極管TD截止截止， 如果如果7腳接一個上拉電阻，腳接一個上拉電阻， 7腳輸出為高電平。所以當(dāng)腳輸出為高電平。所以當(dāng)7腳接一個上拉電阻時，輸出狀態(tài)與腳接一個上拉電阻時，輸出狀態(tài)與3腳相同。腳相同。 便于記憶：便于記憶：2腳腳- （低電平置位）；（低電平置位）；6腳腳R（高電平復(fù)位）；（高電平復(fù)位）；S555555定時器構(gòu)成多諧振蕩器定時器構(gòu)成多諧振蕩器 555定時器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖定時器構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖4-9所示。它是將兩所示。它是將兩個觸發(fā)端個

26、觸發(fā)端2腳和腳和6腳合并在一起，放電端腳合并在一起，放電端7腳接于兩電阻之間。腳接于兩電阻之間。 多諧振蕩器的波形多諧振蕩器的波形VCCuoRRCCAB123456785 55 55 55 多諧振蕩器電路圖多諧振蕩器電路圖 uctuctuoOOCC32VCC31V 多諧振蕩器參數(shù)的計算多諧振蕩器參數(shù)的計算tuctuoOOCC32VCC31Vtw1tw2%100%100)2(44.11)2(7 .0w11BABAw2w1TtTTDCRRTfCRRttT輸出波形的振蕩周期可輸出波形的振蕩周期可用過渡過程公式計算：用過渡過程公式計算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =

27、VCC、 1=(RA+ RB)C、 當(dāng)當(dāng)t= tw1時，時，uC (tw1) =2 VCC /3代代入三要素方程。于是可解出入三要素方程。于是可解出CRRt)0.7(BAw1 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、當(dāng)當(dāng)t= tw2時，時，uC (tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出CRtBw20.7占空比（占空比（Duration Ratio） 對于圖對于圖5-2-9所示的多諧振蕩器，因所示的多諧振蕩器，因tw1 tw2 ，它的占空比大，它的占空比大于于50% ，占空比不可調(diào)節(jié)。圖，占空比不可調(diào)節(jié)。圖4-12是一種占

28、空比可調(diào)的電路，是一種占空比可調(diào)的電路，該電該電路因加入了二極管，使電容器的充電和放電回路不同，可以調(diào)節(jié)電路因加入了二極管，使電容器的充電和放電回路不同，可以調(diào)節(jié)電位器使充、放電時間常數(shù)相同。如果位器使充、放電時間常數(shù)相同。如果RA=RB，調(diào)節(jié)電位器可以獲得，調(diào)節(jié)電位器可以獲得50%的占空比。的占空比。VC C 1uo1C123456785 55 55 55RARBC1D2D 占空比可調(diào)的多諧振蕩器占空比可調(diào)的多諧振蕩器C充充R ACRB放CRtAw10.7CRtBw20.7w2w1ttT振蕩周期振蕩周期:6.3 555555定時器的典型應(yīng)用電路定時器的典型應(yīng)用電路6.3.1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)

29、態(tài)觸發(fā)器（Monostable Trigger） VCCRCC123456785555uotuituctuoOOO 圖圖4-4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖 圖圖4-5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的波形圖 CC32Viu這里要注意這里要注意R的取值不能太小。（為什么？）的取值不能太小。（為什么？）若若R太小，當(dāng)放電管導(dǎo)通時，灌入放電管的電流太大，會太小，當(dāng)放電管導(dǎo)通時，灌入放電管的電流太大，會損壞放電管。損壞放電管。為此需要確定三要素：為此需要確定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 當(dāng)當(dāng)t= tw時，時，uC (tw) =2 VCC /3代入公代入

30、公式。于是可解出式。于是可解出單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時間的計算時間的計算 根據(jù)根據(jù)uC的波形，由過的波形，由過渡過程公式即可計算出暫渡過程公式即可計算出暫穩(wěn)態(tài)時間穩(wěn)態(tài)時間tw ， tw電容電容C從從0V充電到充電到2 VCC /3的時間，的時間，根據(jù)三要素方程：根據(jù)三要素方程：-cccc)e()0()()(tuuutuRCRCt1 . 1ln3wtuituctuoOOOCC32VtWRC CC32VCC31V暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間由暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間由RC確定！確定！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)用可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：VCCCC123567555iuu

31、oR485該電路有何作用？該電路有何作用？失落脈沖失落脈沖報警！報警！PNP管管脈沖的定時脈沖的定時 ABuuio單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)電路&(b)tAotwtuootBotuio只有在只有在tw時間內(nèi)時間內(nèi),與門才開門與門才開門,信號信號A才能通過與門才能通過與門 脈沖的延時脈沖的延時uiR UDD76215348uo0.01 F(a)C1111QQS1JC11KR(b)tuiotwtuootoQuo的下降沿比輸入觸發(fā)信號的下降沿比輸入觸發(fā)信號ui的下降沿延遲了的下降沿延遲了tw。因此，利用。因此，利用uo下下降沿去觸發(fā)其它電路降沿去觸發(fā)其它電路(例如例如JK觸發(fā)器觸發(fā)器),比用比用ui下

32、降沿觸發(fā)時延遲了下降沿觸發(fā)時延遲了tw時間時間,這就是單穩(wěn)態(tài)電路的延時作用這就是單穩(wěn)態(tài)電路的延時作用簡易曝光定時器簡易曝光定時器思考：當(dāng)按一下開關(guān)思考：當(dāng)按一下開關(guān)AN以后，電路是如何工作的？以后，電路是如何工作的？電容放電電容放電555置位置位J吸合吸合電燈電燈HL亮亮電容充電到電容充電到2/3VDD555復(fù)位復(fù)位J釋放釋放電燈電燈HL熄熄VCC1RC123456785555555VCC26.3.2 555555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器 由于施密特觸發(fā)器無須放電端，所以利用放電端與輸出端由于施密特觸發(fā)器無須放電端，所以利用放電端與輸出端狀態(tài)相一致的特點，從放電端加一上拉電

33、阻后，可以獲得與狀態(tài)相一致的特點，從放電端加一上拉電阻后，可以獲得與3腳腳相同的輸出。但上拉電阻可以單獨接另外一組電源，以獲得與相同的輸出。但上拉電阻可以單獨接另外一組電源，以獲得與3腳輸出不同的邏輯電平。腳輸出不同的邏輯電平。555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器的電路圖如圖4-13所示所示,施密特觸發(fā)器屬施密特觸發(fā)器屬于波形變換電路，該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變?yōu)槊}沖信于波形變換電路，該電路可以將正弦波、三角波、鋸齒波變?yōu)槊}沖信號。號。uo2uiuo1施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(fā)器的工作原理和多諧振蕩器施密特觸發(fā)器的工作原理和多諧振蕩器基本

34、一致，無原則不同。只不過多諧振基本一致，無原則不同。只不過多諧振蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀蕩器是靠電容器的充放電去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而施密特觸發(fā)器是靠外加電態(tài)的翻轉(zhuǎn)，而施密特觸發(fā)器是靠外加電壓信號去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。所以，壓信號去控制電路狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。所以，在施密特觸發(fā)器中，外加信號的高電平在施密特觸發(fā)器中，外加信號的高電平必須大于必須大于 ，低電平必須小于，低電平必須小于 ，否，否則電路不能翻轉(zhuǎn)。則電路不能翻轉(zhuǎn)。CC32VCC31V5號腳接控制電壓 Vco時，正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓分別為 Vco和 1/2Vco。 施密特觸發(fā)器的輸出波形如下：施密特觸發(fā)器的輸出波形如下：ui00

35、uOtt2VCC/31VCC/3 施密特觸發(fā)器的波形圖施密特觸發(fā)器的波形圖 施密特觸發(fā)器的主要用于對輸入波形的整形。圖施密特觸發(fā)器的主要用于對輸入波形的整形。圖4-14表示的是將三角波整形為方波表示的是將三角波整形為方波,其它形狀的輸入波形也可以其它形狀的輸入波形也可以整形為方波。整形為方波。VCC1uo1RC123456785 55 55 55uiVCC2uo2 施密特觸發(fā)器電路圖施密特觸發(fā)器電路圖 下圖是施密特觸發(fā)器（電源電壓是施密特觸發(fā)器（電源電壓5V）的示波器波形圖）的示波器波形圖，對應(yīng)輸出波形翻轉(zhuǎn)的，對應(yīng)輸出波形翻轉(zhuǎn)的555定時器的二個閾值，一個是對應(yīng)定時器的二個閾值，一個是對應(yīng)輸出

36、下降沿的輸出下降沿的3.375V，另一個是對應(yīng)輸出上升沿的，另一個是對應(yīng)輸出上升沿的1.688V，施密特觸發(fā)器的回差電壓是施密特觸發(fā)器的回差電壓是3.375-1.688=1.688V。在放電。在放電端端7腳加一個上拉電阻，接腳加一個上拉電阻，接10V電源，可以獲得一個高、低電源，可以獲得一個高、低電平與電平與3腳輸出不同，但波形的高、低電平寬度完全一樣的腳輸出不同，但波形的高、低電平寬度完全一樣的第二個輸出波形，這個波形可以用于不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。第二個輸出波形，這個波形可以用于不同邏輯電平的轉(zhuǎn)換。 施密特觸發(fā)器的示波器波形圖施密特觸發(fā)器的示波器波形圖施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用波形的整形波形的整形tUTUTuiotuoo不規(guī)則的或者在信號不規(guī)則的或者在信號傳送過程中受到干擾傳送過程中受到干擾而變壞的波形經(jīng)過施而變壞的波形經(jīng)過施密特電路，可以得到密特電路，可以得到良好的波形。良好的波形。脈沖幅度鑒別脈沖幅度鑒別tuootuio利用施密特電路利用施密特電路,可以從輸入幅度可以從輸入幅度不等的一串脈沖不等的一串脈沖中中,去掉幅度較小