脈沖電路的產(chǎn)生和整形

1、本課教學(xué)要求本課教學(xué)要求：了解脈沖的概念了解脈沖的概念.掌握掌握555定時器的結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功定時器的結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能；由能；由555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的方法、工作波形觸發(fā)器、多諧振蕩器的方法、工作波形.2了解脈沖的概念了解脈沖的概念脈沖：瞬間突變、作用時間極短的電壓或電流信號，稱為脈沖。廣義上講，凡是非正弦規(guī)律變化的電壓或電流都可稱為脈沖。1 1實驗電路實驗電路3212GORRRVv（3）t2 時，開關(guān)時，開關(guān)S再閉合，再閉合， 又被短接，輸出電壓又被短接，輸出電壓0Ov（2）t1 時，開關(guān)時，開關(guān)S斷開，輸出電壓斷開

2、，輸出電壓（1）開關(guān)）開關(guān)S閉合時，閉合時， 短接，輸出電壓短接，輸出電壓0Ov2現(xiàn)象和結(jié)論現(xiàn)象和結(jié)論重復(fù)此過程，則輸出電壓重復(fù)此過程，則輸出電壓的波形變化即為一串脈沖波。的波形變化即為一串脈沖波。Ov43.幾種常見的脈沖波形幾種常見的脈沖波形常見的波形有矩形波、鋸齒波、鐘形波、尖峰波、階梯波等。常見的波形有矩形波、鋸齒波、鐘形波、尖峰波、階梯波等。6m0.9Vm0.5Vm0.1VtftwtTmV7 .1 555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能 .2 用555定時器接成的施密特觸發(fā)器 .3 用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 .4 用555定時器接成的多諧振蕩器555定時器及其應(yīng)用 & &

3、 & VC TH +VCC Q DIS 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + RD Q Q TR .1 555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能一一.電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：控制控制電壓端電壓端復(fù)位復(fù)位控制端控制端置位置位控制端控制端直接直接復(fù)位端復(fù)位端輸出端輸出端放電端放電端組成：組成：3 3個個5k5k電阻分壓器（故稱電阻分壓器（故稱555555定時器）、定時器）、電壓比較器（電壓比較器（C C1 1、C C2 2）、基本）、基本RSRS觸發(fā)器（觸發(fā)器（G G1 1、G G2 2）、）、放電管（放電管（T T）、反相緩沖器（）、反相緩沖器（G G3 3）

4、 & & & VC TH +VCC Q DIS 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T + + RD Q Q TR 二、CB555的功能表23CCV13CCV外接固定外接固定電壓電壓VCO閾值端閾值端TH觸發(fā)端觸發(fā)端TRVODVCC輸出端輸出端VO接地端接地端置置0端端三.CB555的圖形符號一一.定義、特點定義、特點1.施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器：輸出和輸入電壓具有滯后電壓傳輸特性的電路輸出和輸入電壓具有滯后電壓傳輸特性的電路 。 2. 2.特點：特點：1 1）屬于電平觸發(fā)；有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。）屬于電平觸發(fā)；有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電

5、路。2 2）兩個穩(wěn)定狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換與輸入信號有關(guān)。分兩種類型：）兩個穩(wěn)定狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換與輸入信號有關(guān)。分兩種類型： 反相輸出：當輸入電壓正向增加到反相輸出：當輸入電壓正向增加到時，輸出由時，輸出由1 1態(tài)翻轉(zhuǎn)到態(tài)翻轉(zhuǎn)到0 0態(tài)；當輸入電壓正向減小到態(tài)；當輸入電壓正向減小到時時, ,輸出由輸出由0 0態(tài)翻轉(zhuǎn)到態(tài)翻轉(zhuǎn)到1 1態(tài)。態(tài)。U UT T與與U UT T的差值的差值UUH HU UT TUUT T稱作稱作。 同相輸出：只是輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時與上述相反。同相輸出：只是輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換時與上述相反。 反相輸出的反相輸出的傳輸特性傳輸特性0UT+UT-uoui1uiuo反相輸出的反相輸出的邏輯符號邏輯

6、符號二二.應(yīng)用應(yīng)用 施密特觸發(fā)器屬于脈沖整形電路。常用于：施密特觸發(fā)器屬于脈沖整形電路。常用于：1.1.波形變換或整形：波形變換或整形：將正弦波、三角波等緩慢變化的波形或?qū)⒄也?、三角波等緩慢變化的波形或不?guī)則波形變換或整形為矩形波。不規(guī)則波形變換或整形為矩形波。輸入輸入輸出輸出UT+UT2.2.幅度鑒別：幅度鑒別：將幅度較大的脈沖鑒別出來將幅度較大的脈沖鑒別出來輸入輸入輸出輸出UT+UT三.電路組成、工作原理電路組成、工作原理VIVCCVO1、方法、方法 將將VI1、VI2扭在一起扭在一起 在在5端口加端口加0.01 F增加參考電壓的穩(wěn)定性增加參考電壓的穩(wěn)定性ui8 46 7 555 32

7、5 1+VCC uouiuott00工作波形工作波形UT+UT2VCC/3VCC/3電路電路2. 電路組成、工作原理電路組成、工作原理1.當ui正向增長：ui2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1， uo=1001100011.當ui正向增長：ui2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1， uo=1ui2VCC/3時，6、2管腳為1、1， uo=02.電路組成、工作原理電路組成、工作原理ui8 46 7 555 32 5 1+VCC uouiuott00工作波形工作波形UT+UT2VCC/3VCC/3電路電路110112.電路組成、工作原理電路組成、工作原理ui8 46 7 555

8、32 5 1+VCC uouiuott00工作波形工作波形UT+UT2VCC/3VCC/3電路電路1.當ui正向增長：ui2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1， uo=1ui2VCC/3時，6、2管腳為1、1， uo=02.當ui正向減?。簎iVCC/3時，6、2管腳先1、1，后0、1， uo=0110011012.電路組成、工作原理電路組成、工作原理ui8 46 7 555 32 5 1+VCC uouiuott00工作波形工作波形UT+UT2VCC/3VCC/3電路電路1.當ui正向增長：ui2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1， uo=1ui2VCC/3時，6、2管腳為1

9、、1， uo=0uiVCC/3時，6、2管腳為0、0， uo=100001閥值電壓閥值電壓U UT T= =2VCC/3、U UT T= =VCC/3，回差電壓回差電壓UUH H= = VCC/3VC控制電壓控制電壓調(diào)節(jié)回差調(diào)節(jié)回差2.當ui正向減小：uiVCC/3時，6、2管腳先1、1，后0、1， uo=0一一.定義、特點定義、特點1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：只有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器。只有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器。 2.特點：特點：1 1）沒有外加觸發(fā)信號時）沒有外加觸發(fā)信號時, ,電路始終處于穩(wěn)態(tài)電路始終處于穩(wěn)態(tài) ；在外加觸發(fā)；在外加觸發(fā)信號信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)

10、態(tài)。作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。2）暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，）暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與觸發(fā)電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與觸發(fā)信號信號無無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)，它是關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)，它是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖的寬度沖的寬度t tW W 。二二.應(yīng)用應(yīng)用 uo & ui uA uo (a) 電路示意圖 (b) 波形圖 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 uo uo ui uA tw ui uo tw 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器屬于脈沖整形電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器屬于脈沖整形電路, ,常用于脈沖波形的常

11、用于脈沖波形的（把把不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）不規(guī)則的波形轉(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）, ,（把輸入把輸入信號延遲一定時間后輸出信號延遲一定時間后輸出）、）、（產(chǎn)生一定寬度的矩形波產(chǎn)生一定寬度的矩形波）。三三.電路組成、工作原理電路組成、工作原理1、方法、方法 將將VI接在接在VI2端，端， VOD上接上接R到到VCC，并接并接入入VI1，VOD對地接對地接C。 C1 0.01F C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 uo VCC ui uo t t tw 0 0 uc t 0 2VCC/3 uc2.工作原理：工作原理：11001)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VC

12、C通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，管腳為1, 管腳ui =1，uo=0，放電管T導(dǎo)通，C又通過T放電，使uc =0(VCC/3) ，故uo=0不變，電路處于穩(wěn)態(tài)。2)暫穩(wěn)態(tài)： ui負脈沖到來時刻，因uiVCC/3為0， uc 仍為0， uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經(jīng)R對C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。2.工作原理工作原理： C1 0.01F C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 uo VCC ui uo t t tw 0 0 uc t 0 2VCC/3 uc0011)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，管腳為1, 管腳ui =1

13、，uo=0，放電管T導(dǎo)通，C又通過T放電，使uc =0(VCC/3) ，故uo=0不變，電路處于穩(wěn)態(tài)。3）暫穩(wěn)態(tài)自動恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)：當uc充電到2VCC/3為1時， ui負脈沖已消失ui =1， 輸出uo0，T導(dǎo)通，C放電，電路自動恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。 C1 0.01F C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 uo VCC ui uo t t tw 0 0 uc t 0 2VCC/3 uc2.工作原理：1)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，管腳為1, 管腳ui =1，uo=0，放電管T導(dǎo)通，C又通過T放電，使uc =0，但ui =1，故uo=0不變，電

14、路處于穩(wěn)態(tài)。2)暫穩(wěn)態(tài)： ui負脈沖到來時刻，因uiVCC/3為0， uc 仍為0， uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經(jīng)R對C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。1100C充電時間輸出脈沖寬度tw1.1 RC一一.定義、特點定義、特點1.多諧振蕩器：多諧振蕩器：在接通電源后在接通電源后, ,不需外加輸入信號不需外加輸入信號, ,能自動能自動產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器。因矩形波中含有多種諧波成分，產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器。因矩形波中含有多種諧波成分，故稱多諧振蕩器。故稱多諧振蕩器。2.特點：特點： 振蕩后振蕩后, ,電路沒有穩(wěn)態(tài)電路沒有穩(wěn)態(tài), ,只有兩個暫穩(wěn)態(tài)在作交替變化，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)在作交替變化，是無穩(wěn)態(tài)電

15、路。是無穩(wěn)態(tài)電路。 屬于脈沖產(chǎn)生電路。屬于脈沖產(chǎn)生電路。二二.電路組成、工作原理電路組成、工作原理1、方法、方法 先構(gòu)成先構(gòu)成施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器; 加加R2在在VI和和VO之間，之間，VI和地之間接和地之間接C;2.電路組成、工作原理電路組成、工作原理 接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCR2ucuotttwHt

16、wL0VCC/32VCC/30 電路電路工作波形工作波形2.電路組成、工作原理電路組成、工作原理輸出高電平脈寬輸出高電平脈寬t tWHWH=0.7=0.7（R R1 1+ +R R2 2) )C C 輸出低電平脈寬輸出低電平脈寬t tWLWL=0.7=0.7R R2 2C C 振蕩頻率振蕩頻率f f=1=1/0/0.7(.7(R R1 1+ +2R2R2 2) )C C充電時間充電時間C C放電時間放電時間CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30 電路電路工作波形工作波形總結(jié)：分類分類圖形符圖形符號號穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)參數(shù)參數(shù)

17、特點特點應(yīng)用應(yīng)用施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器2個個VT+、VT-VT+,VT-正反饋正反饋脈沖整形、脈沖整形、波形變換、波形變換、脈沖鑒幅脈沖鑒幅單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器1個個脈寬脈寬tW VItW與與VI無關(guān)無關(guān)脈沖整形、脈沖整形、延時、延時、定時定時多諧振多諧振蕩器蕩器0個個周期周期T占空比占空比D無輸入信無輸入信號號產(chǎn)生矩產(chǎn)生矩形脈沖形脈沖1TV11不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)31集成定時器的其他應(yīng)用集成定時器的其他應(yīng)用1路燈自動控制器路燈自動控制器（1）白天因光線亮，光電三極管）白天因光線亮，光電三極管3DU的的CE間電阻下降，高觸發(fā)間電阻下降，高觸發(fā)端腳將端腳將 2VCC/3 ，定時

18、器的輸出端腳為低電平，所以燈，定時器的輸出端腳為低電平，所以燈L不亮。不亮。（2）天黑時，光電管）天黑時，光電管CE間電阻增大，使低觸發(fā)端腳電壓小于間電阻增大，使低觸發(fā)端腳電壓小于 ，于是腳為高電平，燈發(fā)光。于是腳為高電平，燈發(fā)光。32260 s定時電路定時電路當按下定時按鈕當按下定時按鈕SB時，低觸發(fā)端腳就輸入了一個小于時，低觸發(fā)端腳就輸入了一個小于 的負脈沖，輸?shù)呢撁}沖，輸出端腳輸出高電平，發(fā)光二極管出端腳輸出高電平，發(fā)光二極管LED亮。而定時器中的放電管亮。而定時器中的放電管V則截則截止，電源對電容止，電源對電容C充電。當電容上電壓升高到充電。當電容上電壓升高到 時，定時器翻轉(zhuǎn)，腳時，定

19、時器翻轉(zhuǎn)，腳輸出低電平，輸出低電平，LED滅，表示定時結(jié)束。滅，表示定時結(jié)束。33 Once there were two mice. They were friends. One mouse lived in the country; the other mouse lived in the city. After many years the Country mouse saw the City mouse; he said, Do come and see me at my house in the country. So the City mouse went. The City mo

20、use said, This food is not good, and your house is not good. Why do you live in a hole in the field? You should come and live in the city. You would live in a nice house made of stone. You would have nice food to eat. You must come and see me at my house in the city. The Country mouse went to the house of the City mouse. It was a very good house. Nice food was set ready for them to eat. But just as they began to eat they heard a great noise. The City mouse cried, Run! Run! The cat i