數(shù)字7章--脈沖單元電路.

1、第第7 7章章脈沖單元電路脈沖單元電路7.2 集成集成555定時(shí)器定時(shí)器7.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器7.4 多諧振蕩器多諧振蕩器7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、一、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)7.2 集成集成555定時(shí)器定時(shí)器電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： v+ v- vO=1 v+ v- vO=0由以下幾部分組成：由以下幾部分組成：（1）三個(gè)）三個(gè)5k電阻組電阻組成的分壓器。成的分壓器。（2）兩個(gè)電壓比較器）兩個(gè)電壓比較器 C1和和C2。C1v+vvOCC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值

2、輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC（3）基本）基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器Q（4）緩沖器）緩沖器GvO(5)放電三極管放電三極管 T12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR電路符號(hào)電路符號(hào)CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCCQvO二二工作原理工作原理CC&1RSG5k5k5k12VRvvvC CDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)v

3、T,放電端(1)1/3VCC2/3VCCQvO閾值輸入閾值輸入vI1觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入vI2復(fù)位復(fù)位RD輸出輸出vo三極管三極管T(6)(2)(4)(3)狀態(tài)狀態(tài)2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不變不變導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通不變不變功能表功能表(R=1)(R=1)(R=0)(S=0)(S=1)(S=1)(S=0)1/3VCC(S=1)2/3VCC(R=1)(R=0)(2)(6)控制電壓端控制電壓端(5)一般不接，若一般不接，若(5)端加電壓，則影響比較值。端加電壓，則影響比較值。7.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有回

4、差電壓特性，具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。一一. 用用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理vItO1vt1/3VCC2/3VCC(S=0)(R=1)(S=1)(R=1)(R=0)(S=1)上限閾值電壓上限閾值電壓VT+下限閾值電壓下限閾值電壓VT-回差回差VT1265VCCRDO55537vvI2I1vIC84IvCCVv2. 電壓滯回特性和主要參數(shù)電壓滯回特性和主要參數(shù) 上限閾值電壓上限閾值電壓VT+ vI上升過(guò)程中，輸出電壓上升過(guò)程中，輸出

5、電壓vO由由高電平高電平VOH跳變到低電平跳變到低電平VOL時(shí)，時(shí)，所 對(duì) 應(yīng) 的 輸 入 電 壓 值 。所 對(duì) 應(yīng) 的 輸 入 電 壓 值 。VT+=2/3VCC。 下限閾值電壓下限閾值電壓VT- vI下降過(guò)程中，下降過(guò)程中，vO由低電平由低電平VOL跳變到高電平跳變到高電平VOH時(shí)，所對(duì)應(yīng)的時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。輸入電壓值。 VT- =1 /3VCC。 回差電壓回差電壓VT VT= VT+VT-=1 /3VCC1/3VCCVoVi0傳輸特性傳輸特性VOHVOL2/3VCCVT+VT-VTvItO1vt1/3VCC2/3VCCVT+VT-VTOVIV電路符號(hào)電路符號(hào)O2vtO1vtVCC2

6、1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RvCv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放電端I1(3)GV&vO1CC(4)TCCCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC2vO1（5）二二 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1. 用作整形電路用作整形電路把不規(guī)則的脈沖信號(hào)整形成為矩形脈沖。把不規(guī)則的脈沖信號(hào)整形成為矩形脈沖。輸出輸出VT+VT-2. 用作接口電路用作接口電路將模擬電路的緩慢變化的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為將模擬電路的緩慢變化的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為符合數(shù)字系統(tǒng)要求的脈沖波形。符合數(shù)字系統(tǒng)要求的脈沖波

7、形。 正正弦弦波波振振蕩蕩器器1VO輸入輸入 3. 用于脈沖鑒幅用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號(hào)中，從一系列幅度不同的脈沖信號(hào)中，選出那些幅度大于選出那些幅度大于VF的輸入脈沖。的輸入脈沖。 VIOVItVT-T+V0VOV0tVF0vCtvO0t7.4 多諧振蕩器多諧振蕩器26VCCRDO5 55 55 53vI2I1v84v7RRVCC12C150.01FC1vCP2/3VCC1/3VCC(S=0)(R=1)(S=1) (R=1)(R=0)(S=1)VCCT止止T通通CRR)(211 CR22 T止止T通通多諧振蕩器多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖波的電路能產(chǎn)生矩形脈沖波的電路( (脈沖信號(hào)

8、產(chǎn)生器脈沖信號(hào)產(chǎn)生器) )。一一 用用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理vOT1)()0()()(CCCC tevvvtv CCC)(Vv CCC31)0(Vv CC1C32)(VTv TT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC2. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間）電容充電時(shí)間T1：)()()()(lnCCCC1110TvvvvTCRR)(7 . 021CCCCCCCC113231lnVVVVT 10.7 （2） 電容放電時(shí)間電容放電時(shí)間T2CR.T2227070 CRR)(211 CR22 （三要素法計(jì)算）三要

9、素法計(jì)算）11)()0()()(CCC1C TevvvTv 2. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算（5）輸出波形占空比）輸出波形占空比qCR.T2227070CRRTf)2(43. 1121 212112RRRRTTq （4）電路振蕩頻率）電路振蕩頻率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCCCRRT)(7 . 07 . 02111 （3）電路振蕩周期）電路振蕩周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C 二二 占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路T1=0.71 T2=0.72 CR11CR222111TTTTTq 占空比：占空比：當(dāng)電位器調(diào)至中點(diǎn)時(shí)：當(dāng)電位器調(diào)至中點(diǎn)時(shí)

10、：R1= R2T1 =T2q=50%1R26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01uFC1vCDD122R1. 簡(jiǎn)易溫控報(bào)警器簡(jiǎn)易溫控報(bào)警器26VCCRD5553vI2I1v847RRVCC12C150.01C110/10VC220k100k0.013R2k（ +6V）T3AX31ICEO三多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例三多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例 2. 雙音門鈴雙音門鈴1vI1812R5550.0115CRRD427VI26vCC3k3k0.1R44.7k3C47CDD122CP3R3.9kCCV（ +6V）C24738PAN7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出有

11、一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在輸輸出有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在輸入觸發(fā)脈沖作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，入觸發(fā)脈沖作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。一一 用用555定時(shí)器組成定時(shí)器組成 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011FvO穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)S=1R=1暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)T止止T通通S=0CR1VCCS=1R=1R=02= =RCESC2Ov3CCOtVOtCvOItvT通通R=126VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.

12、011FvO穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài) 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出有一個(gè)穩(wěn)輸出有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在輸入觸發(fā)脈沖態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在輸入觸發(fā)脈沖作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。CC31V2. 主要參數(shù)估算主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tW（用三要素法計(jì)算）用三要素法計(jì)算）reWminmax11ttTf CRVVVtvvvvtWW1 . 1320ln)()()0()(lnCCCCCC1CCCC1 （2）恢復(fù)時(shí)間）恢復(fù)時(shí)間tre tre=(35)2（3）最高工作頻率）最高工作頻率fmax vI周期的最小值：周期的最

13、小值： T tW穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)CR1VCC2= =RCESC2Ov3CCOtVOtCvOItv注意：要求輸入窄脈沖觸發(fā)注意：要求輸入窄脈沖觸發(fā)tPtP tWR=0S=0Tmin= tWtre最高工作頻率最高工作頻率:26VCCRDO5555553vI2I1v84v7VCCC15vCvIR0.01uvOCdRdvd微分網(wǎng)絡(luò)微分網(wǎng)絡(luò)3.允許輸入寬脈沖觸發(fā)的單穩(wěn)允許輸入寬脈沖觸發(fā)的單穩(wěn)VCCvIvdtWtPvOvC(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放電端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O 1. 整形

14、整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vI，整形成為幅度，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度由路輸出的高、低電平，寬度由tW決定。決定。IvvOtW二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用2. 延時(shí)與定時(shí)延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)）延時(shí)圖中，圖中，vO的下降沿比的下降沿比vI的下的下降沿滯后了時(shí)間降沿滯后了時(shí)間tW。（2）定時(shí)）定時(shí)1vIvO單穩(wěn)&與門vFOvvItWvOvFOv與門打開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)與門打開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)輸出脈沖輸出脈沖v/O的寬度的寬度t

15、W。3. 觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān)觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān) 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片要用手觸摸一下金屬片P，由于，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳輸入端（管腳2）加入一個(gè)負(fù)）加入一個(gè)負(fù)脈沖，脈沖，555輸出端輸出高電平，輸出端輸出高電平，燈泡（燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（時(shí)間（tW）結(jié)束時(shí)，）結(jié)束時(shí)，555輸出輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。84762153555+VCCRLR2

16、100kC100ufC10.01uf(+6V)P1MR14. 觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈555和和T1、R3、R2、C4組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為1分鐘。分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，HTD將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)T2、T1放大，觸發(fā)放大，觸發(fā)555，使，使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管SCR，電燈亮；，電燈亮；同樣，若觸摸金屬片同樣，若觸摸金屬片A時(shí)，人體感應(yīng)電信號(hào)經(jīng)時(shí)，人體感應(yīng)電信號(hào)經(jīng)R4、R5加至加至T1基極，也能使基極，也能使T1導(dǎo)

17、通，觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)555，達(dá)到上述效果。，達(dá)到上述效果。84762153C447C0.01555N EA220VR3R1M220kSCRMCR1004.7M4.7MR4R5R6R71M10k5C0.022TT1290149013HTDC3220D1N4004C10.56/400V1R3300.01C2VD D（ +6V ）DW2CW13二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的重復(fù)觸發(fā)二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的重復(fù)觸發(fā)（1） 不可重復(fù)觸發(fā)的單不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（2） 可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器態(tài)觸發(fā)器可重復(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)器三集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器三集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174

18、121A1、A2是下沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，是下沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，B是上沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。是上沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持穩(wěn)態(tài)保持穩(wěn)態(tài)0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿觸發(fā)下沿觸發(fā)1 1 1 1 1上沿觸發(fā)上沿觸發(fā)工作特征工作特征vO vO輸輸 出出0 0 A1 A2 B輸輸 入入74121功能表功能表集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的外部元件連接方法的外部元件連接方法: :（b b）使用內(nèi)部電阻）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式

19、。且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a a）使用外部電阻）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式。74121的主要參數(shù)的主要參數(shù) (1) 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tW 使用外接電阻：使用外接電阻： tW 0.7RextC 使用內(nèi)部電阻：使用內(nèi)部電阻： tW 0.7RintC（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期）輸入觸

20、發(fā)脈沖最小周期Tmin Tmin= tWtre（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q 定義：定義： q = tW/T 最大占空比：最大占空比： qmax= tW/ Tmin 74121內(nèi)部?jī)?nèi)部電阻電阻=2k，外接電阻外接電阻Rext可在可在1.440k之間選擇，之間選擇， 外接電容外接電容C可在可在10pF10F之間選擇，之間選擇， 所以，當(dāng)所以，當(dāng)R=2k時(shí)，時(shí)， 最大占空比最大占空比qmax為為67%； 當(dāng)當(dāng)R=40k時(shí)，時(shí)，最大占空比最大占空比qmax可達(dá)可達(dá)90%。83475551256VCCCRRTRe12vIOvvC練習(xí)一：練習(xí)一：下電路是由下電路是由555構(gòu)成的鋸齒波發(fā)生器，三極管構(gòu)成的鋸齒波發(fā)生器，三極管T和電阻和電阻R1、R2、Re構(gòu)成構(gòu)成恒流源電路，給定時(shí)電容恒流源電路，給定時(shí)電容C充電，當(dāng)觸發(fā)輸入端輸入負(fù)脈沖后，畫出觸發(fā)脈沖、充電，當(dāng)觸發(fā)輸入端輸入負(fù)脈沖后，畫出觸發(fā)脈沖、電容電壓電容電壓VC及及555輸出端輸出端vo的電壓波形，并計(jì)算電容的電壓波形，并計(jì)算電容C的充電時(shí)間。的充電時(shí)間。 。VIVCVoCC3V2tpo充電電流：充電電流：充電時(shí)間：充電時(shí)間：eCC211E)7 . 0(RVRRRIECCpo32ICVt練習(xí)二：練習(xí)二：下圖所示