18第六章信號產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換電路6.1剖解

1、Your Text 數(shù)字系統(tǒng)中需要各種矩形脈沖，以實現(xiàn)各種數(shù)字系統(tǒng)中需要各種矩形脈沖，以實現(xiàn)各種控制。如時鐘脈沖、基準(zhǔn)脈沖等?？刂?。如時鐘脈沖、基準(zhǔn)脈沖等。獲取矩形脈沖的途徑：獲取矩形脈沖的途徑：一一 脈沖信號與脈沖電路脈沖信號與脈沖電路（1） 自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。 -由由多諧振蕩器多諧振蕩器來實現(xiàn)來實現(xiàn)（2） 將已有波形（將已有波形（正弦波、鋸齒波正弦波、鋸齒波等）整形為等）整形為 矩形脈沖。矩形脈沖。 -由由施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器和和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)來實現(xiàn)Your Text(2) 脈沖周期脈沖周期 T ：兩個相鄰脈沖相對應(yīng)點的時間間隔

2、；兩個相鄰脈沖相對應(yīng)點的時間間隔； 脈沖頻率脈沖頻率 f = 1 / T。(1) 脈沖幅度脈沖幅度Vm : 脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖電壓的最大變化幅度。(3) 脈沖寬度脈沖寬度tw ：從上升沿從上升沿0.5 Vm至下降沿至下降沿0.5 Vm間間 的時間。的時間。一一 脈沖信號與脈沖電路脈沖信號與脈沖電路Your Text(5) 下降時間下降時間tf：從從0.9Vm下降到下降到0.1Vm所需的時間。所需的時間。(6) 占空比占空比D：脈沖寬度與脈沖周期的比值脈沖寬度與脈沖周期的比值： D = tw / T(4) 上升時間上升時間tr：從從0.1Vm上升到上升到0.9Vm所需的時間。所需的時間

3、。一一 脈沖信號與脈沖電路脈沖信號與脈沖電路Your Text555定時器為數(shù)字定時器為數(shù)字-模擬模擬混合集成電路?；旌霞呻娐贰?55定時器引腳圖定時器引腳圖二二 555定時器定時器555定時器有雙極型和定時器有雙極型和CMOS兩種類型。雙極型產(chǎn)兩種類型。雙極型產(chǎn)品型號最后的品型號最后的3位數(shù)碼都是位數(shù)碼都是555；CMOS產(chǎn)品型號最后產(chǎn)品型號最后4位數(shù)碼都是位數(shù)碼都是7555；功能和外；功能和外部引腳排列完全相同部引腳排列完全相同 555 定時器定時器是構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和是構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡單實用的器件。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡單實用的器件。

4、Your Text1 555定時器的電路結(jié)構(gòu)定時器的電路結(jié)構(gòu)基本組成：基本組成：比較器比較器分壓器分壓器SR鎖存器鎖存器放電三極管放電三極管輸出緩沖器輸出緩沖器RSYour TextCCR1VV32 CCR2VV31 當(dāng)當(dāng)VCO懸空懸空: 工作原理：工作原理：,COR1VV 導(dǎo)通導(dǎo)通時時當(dāng)當(dāng)DODT0,: vR0VCO接固定電壓接固定電壓: COR2VV21 1 555定時器的邏輯功能定時器的邏輯功能。電路正常工作時電路正常工作時1 D: RYour TextvC1 = R =0vC2 = S = 1Q = 0TD導(dǎo)通導(dǎo)通vO= VOL 時時：、）（CCCCVvVv31321 I2I1假設(shè)假設(shè)

5、VCO懸空懸空1 555定時器的邏輯功能定時器的邏輯功能RSYour Text假設(shè)假設(shè)UCO懸空懸空時：時：、CCCCVvVv31322 I2I1)(vC1 = R = 1vC2 = S = 0Q = 1TD截止截止vO= VOH 1 555定時器的邏輯功能定時器的邏輯功能RSYour Text假設(shè)假設(shè)UCO懸空懸空:)(I2I1時時、CCCCVvVv31323 vC1 = R = 1vC2 = S = 1Q 保持保持TD維持不變維持不變vO 維持不變維持不變1 555定時器的邏輯功能定時器的邏輯功能RSYour Text555定時器功能表定時器功能表1 555定時器的邏輯功能定時器的邏輯功能

6、Your Text 為常用的脈沖波形整形變換電路，有兩個穩(wěn)態(tài)，為常用的脈沖波形整形變換電路，有兩個穩(wěn)態(tài)，在性能上有兩個重要特點。在性能上有兩個重要特點。(1) 電平觸發(fā)；電平觸發(fā)；緩慢變化緩慢變化的信號也可作為輸入，輸?shù)男盘栆部勺鳛檩斎耄?入達(dá)到某一特定值時，輸出電平就會發(fā)生突變。入達(dá)到某一特定值時，輸出電平就會發(fā)生突變。 (2) 輸入從低電平上升和從高電平下降，電路狀態(tài)輸入從低電平上升和從高電平下降，電路狀態(tài) 轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平不同輸入電平不同。二二 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器1 施密特觸發(fā)器的特點施密特觸發(fā)器的特點VT： 正向閾值電壓。正向閾值電壓。VT： 負(fù)向閾值電壓。負(fù)向

7、閾值電壓?；夭铍妷夯夭铍妷篤T = VT+ VT- -施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性Your Text同相輸出同相輸出 反相輸出反相輸出1 施密特觸發(fā)器的特點施密特觸發(fā)器的特點同相輸出邏輯符號同相輸出邏輯符號 反相輸出邏輯符號反相輸出邏輯符號Your Text1. vI從低電平上升從低電平上升OHOC2C1I:)(VvQvvVvCC ，時時101311不不變變時時HOOC2C1I,:)(VvQvvVvVCCCC 1132312CCTCCVVVvQvvVv32010323 ,:)(OLOC2C1I，時時2 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器Your Text2. v

8、I從高電平下降從高電平下降CCTCCVVVvQvvVv31101312 ,:)(OHOC2C1I時時不變不變時時LO C2 C1I,:)(VvvvVvVOCCCC 1323112 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器Your Text3 施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用(1) 用于波形變換用于波形變換將三角波、正弦波及其它不規(guī)則信號變換成矩形脈沖。將三角波、正弦波及其它不規(guī)則信號變換成矩形脈沖。 正弦波正弦波 矩形波矩形波三角波三角波 矩形波矩形波Your Text3 施密特觸發(fā)器應(yīng)用施密特觸發(fā)器應(yīng)用(2) 用于脈沖整形用于脈沖整形 把不規(guī)則的輸入信號把不規(guī)則的輸入信號整形成

9、為矩形脈沖。整形成為矩形脈沖。在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸波形畸變變，或者，或者邊沿產(chǎn)生振蕩邊沿產(chǎn)生振蕩等。等?？衫檬┟芴赜|發(fā)器的回差可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號整特性，將受到干擾的信號整形較好的矩形脈沖。形較好的矩形脈沖。 Your Text3 施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用(3) 用于脈沖鑒幅用于脈沖鑒幅將幅值大于將幅值大于UT+的脈沖選出的脈沖選出 將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸入將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些端，只有那些幅度大于幅度大于UT+的脈沖才會在

10、輸出端產(chǎn)生輸出信的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生輸出信號?？梢?，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。號?？梢姡┟芴赜|發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 Your Text(1) 有有穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和和暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)。兩個不同的工作狀態(tài)。(2) 在觸發(fā)脈沖作用下，能從在觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)， 在在暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)維持一定時間后，維持一定時間后，自動返回穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)。(3) 暫穩(wěn)態(tài)維持的時間取決于電路本身的參數(shù)，暫穩(wěn)態(tài)維持的時間取決于電路本身的參數(shù)， 與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。三三 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點You

11、r Text濾波電容濾波電容RC:定時元件定時元件下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)2 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Your Text工作原理工作原理(1) 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)vI=VIH，無觸發(fā)，無觸發(fā) 電路處于穩(wěn)態(tài)電路處于穩(wěn)態(tài)OLO,VvQ 0121 CCvv2 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Your Text工作原理工作原理(2) 暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)假設(shè)通電后假設(shè)通電后Q = 1，VCC 經(jīng)經(jīng)R 給給C 充電充電 Q = 0， vO = VOL TD導(dǎo)通，導(dǎo)通，C 通過通過TD放電，直到放電，直到vC = 0，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時：時：升至升至CCVv32C2 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

12、器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Your Text(3) 觸發(fā)到來觸發(fā)到來Q = 0，vO = VOLTD截止，電源通過截止，電源通過R向向C充電充電當(dāng)當(dāng)vI 下降沿到達(dá)時下降沿到達(dá)時Q = 1，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài), vO = VOH :)(I2CCVv31 :C時時當(dāng)當(dāng)CCVv32 TD導(dǎo)通，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，導(dǎo)通，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，回到穩(wěn)態(tài)回到穩(wěn)態(tài)2 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Your Text輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tW =RC，Vc(0+) = 0 Vc() = VCC vc(tW) =CCV32RCRCVVVRCtC113320.lnlnCCCCCw 2 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的單

13、穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器Your Text單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時和延時。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的主要應(yīng)用是整形、定時和延時。 單穩(wěn)電路的延時作用單穩(wěn)電路的延時作用 如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。電路來實現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿延遲了的下降沿延遲了tw的時間。的時間。 3 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) 用于脈沖延時用于脈沖延時Your Text單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度t tw w的矩形脈沖，的矩形脈沖，利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在t tw

14、w時間時間內(nèi)動作內(nèi)動作( (或者不動作或者不動作) )。 脈沖定時脈沖定時3 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(2) 用于脈沖定時用于脈沖定時Your Text 多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生多諧振蕩器是一種在接通電源后，就能產(chǎn)生一定頻率和一定幅值一定頻率和一定幅值矩形脈沖波矩形脈沖波的自激振蕩，常的自激振蕩，常用來做脈沖信號源。用來做脈沖信號源。 多諧振蕩器一旦起振之后，電路多諧振蕩器一旦起振之后，電路沒有穩(wěn)態(tài)沒有穩(wěn)態(tài)，只有只有兩個暫穩(wěn)態(tài)兩個暫穩(wěn)態(tài)，它們做交替變化，輸出連續(xù)的，它們做交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號，因此它又稱作矩形脈沖信號，因此它又稱作無穩(wěn)態(tài)電路無穩(wěn)態(tài)電路。 多諧振蕩器的邏多諧振蕩器的邏輯符號輯符號 三三 多諧振蕩器多諧振蕩器1 多諧振蕩器的特點多諧振蕩器的特點