脈沖產(chǎn)生與整形電路教學(xué)課件

1、第 7 章脈沖產(chǎn)生與整形電路 概述 施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器多諧振蕩器本章小結(jié)555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其邏輯功能第 7 章脈沖產(chǎn)生與整形電路 概述施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)主要要求： 了解脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法。 了解脈沖波形的主要參數(shù)。 7.1 概 述主要要求： 了解脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法。 了解脈沖波形的主Umtrtf TtW 脈 沖 幅 度 Um： 脈沖上升時(shí)間 tr：脈沖下降時(shí)間 tf：脈 沖 寬 度 tW ：脈 沖 周 期 T ：脈 沖 頻 率 f ： 占 空 比 q ：脈沖電壓變化的最大值 脈沖波形從 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的時(shí)間 脈沖上升沿 0.5Um 到下降沿

2、0.5Um 所需的時(shí)間 脈沖波形從 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的時(shí)間 周期脈沖中相鄰兩個(gè)波形重復(fù)出現(xiàn)所需的時(shí)間 1 秒內(nèi)脈沖出現(xiàn)的次數(shù) f = 1/T 脈沖寬度 tw 與脈沖周期 T 的比值 q = tw/T 一、脈沖波形的主要參數(shù) Umtrtf TtW 脈 沖 幅 度 Um： 脈沖電主要用以將緩慢變化或快速變化的非矩形脈沖變換成陡峭的矩形脈沖。 常用的有施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 獲取脈沖信號的方法 脈沖信號產(chǎn)生與整形電路的實(shí)現(xiàn)是一種多用途集成電路，只要外接少量阻容元件就可構(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，使用方便、靈活，應(yīng)用廣泛。 用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。 用整形電路

3、對已有波形進(jìn)行整形、變換。 施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 主要用以將寬度不符合要求的脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。用門電路構(gòu)成。 用專用的集成電路。 用 555 定時(shí)器構(gòu)成。 二、脈沖信號產(chǎn)生與整形的方法 主要用以將緩慢變化或快速變化的非矩形脈沖變換成陡峭的矩形主要要求： 了解 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)，掌握其符號和功能。7.2 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其邏輯功能 了解 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)，掌握其符號和功能。主要要求： 了解 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)，掌握其符號和功能555 定時(shí)器簡介 555 定時(shí)器是一種電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。它的電源電壓范圍寬(TTL 555

4、 定時(shí)器為 5 16 V，CMOS 555 定時(shí)器為 3 18 V)，可提供與 TTL 及 CMOS 數(shù)字電路兼容的接口電平，還可輸出一定功率，驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器等。TTL 單定時(shí)器型號的最后 3 位數(shù)字為 555，雙定時(shí)器的為 556；CMOS 單定時(shí)器的最后 4 位數(shù)為 7555，雙定時(shí)器的為 7556。它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。 7.2.1 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)555 定時(shí)器簡介 555 定時(shí)器是一種電路結(jié)構(gòu)簡單、使C1C2G3QQG1G2RSVRRRUR1UR2G4555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與符號 UR1UR2 構(gòu)成電阻分壓器，為比較器 C1、C2 提供兩個(gè)基準(zhǔn)電

5、壓: UR1 =(2/3)VDD， UR2 =(1/3)VDD。 輸出緩沖器構(gòu)成基本 RS 觸發(fā)器，決定電路輸出。MOS 開關(guān)管構(gòu)成電壓比較器，比較 TH 與 UR1 和TR 與 UR2 的大小。C1C2G3QQG1G2RSVRRRUR1UR2G4555 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與符號 C1C2G3QQG1G2RSVRRRUR1UR2G4GNDVDDRDOUTCO555THTRDIS電路符號627153843OUT輸出端 8VDD電源端 4RD直接置0端 DIS7放電端 TH6閾值輸入端 TR2觸發(fā)輸入端 CO5控制電壓輸入端 GND1接地端 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與符號 C1C2G3QQG

6、1G2RS定時(shí)器 CC7555 的工作原理 7.2.2 555 定時(shí)器的邏輯功能當(dāng) TH 端電壓大于UR1= VDD，TR 端電壓大于UR2= V DD時(shí)，電壓比較器 C1 和C2 分別輸出 R=1、S=0，基本 RS 觸發(fā)器置 0，Q =0、Q = 1， 輸出 uO =0 ，這時(shí) MOS 管 V 導(dǎo)通。1323當(dāng) TH 端電壓小于UR1= VDD，TR 端電壓小于UR2= V DD時(shí)，電壓比較器 C1 和C2 輸出 R= 0、S=1，基本 RS 觸發(fā)器置 1，Q =1、Q = 0， 輸出 uO =1 ，這時(shí) MOS 管 V 截止。1323當(dāng) TH 端電壓小于UR1= VDD，TR 端電壓大于

7、UR2= V DD時(shí)，電壓比較器 C1 和C2 分別 R= 0、S=0，基本 RS觸發(fā)器置保持原狀態(tài)不變。輸出 uO 保持不變。1323定時(shí)器 CC7555 的工作原理 7.2.2 555 定時(shí)定時(shí)器 CC7555 的功能表 不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V 狀態(tài)OUT (uO)RDTRTH輸 出 輸 入7.2.2 555 定時(shí)器的邏輯功能定時(shí)器 CC7555 的功能表 不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)7.5 多諧振蕩器主要要求： 了解用 555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的方法。理解石英晶體多諧振蕩器的工作原理。 7.5 多諧振蕩器主要要求： 了解用 555 定時(shí)器構(gòu)成多即矩形脈沖產(chǎn)生電路，由于矩

8、形脈沖含有豐富的諧波分量，故常稱多諧振蕩器。 (1)不需輸入信號。(2)無穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 通過電容的充電和放電，使兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，輸出周期性的矩形脈沖信號。 工作特點(diǎn)Astable MultivibratorGuO邏輯符號多諧振蕩器 即矩形脈沖產(chǎn)生電路，由于矩形脈沖含有豐富的諧波分量，故常GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOuC-+R27.5.1 用 555 定時(shí)器組成多諧振蕩器 一、電路組成 DISVDDR1CuC-+R2THTRGNDVDDRDCO0.01 FOUTuOGNDVDDRDOUTCO555THTRDISVD

9、D0.01uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作原理 充電UOHTH = TR = uC 很小接通 VDD 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 這時(shí)放電管截止，VDD 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作原理 UOLTH = TR 2/3 VCC當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3VDD 時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。這時(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降。接通 VDD后，開始時(shí)TH = T

10、R = uC 0，uO 為高電平，電路處于暫穩(wěn)態(tài)。這時(shí)放電管截止，VDD經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升。放電uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL當(dāng) uC 下降到 TH = TR = uC 1/3VDD 時(shí)， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖?，同時(shí)放電管 V 截止，電路返回到暫穩(wěn)態(tài)。 二、工作原理TH=TR1/3VCC接通 VDD 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，電路處于暫穩(wěn)態(tài)。這時(shí)放電管截止，VDD 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升。當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3VDD 時(shí)，uO 躍變?yōu)?/p>

11、低電平，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。這時(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL當(dāng) u 二、工作原理電容 C 如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。周期估算tW1 0.7 (R1 + R2)C tW2 0.7 R2CT = tW1 + tW2 0.7 (R1 + 2R2)CuCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作原理電容 C 如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振 三、占空比可調(diào)的多諧振蕩器 充電回路為 VDD 經(jīng)R1、VD1 對 C 充電，時(shí)間常數(shù)為 R1C。 放電回路為 C 經(jīng)VD2、 R2和放電管 V 放電，時(shí)間常數(shù)為R2C

12、 。GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOVD2R2RPVD1R1R2VDDCVD2RPVD1占空比估算tW1 0.7 R1C tW2 0.7 R2C 三、占空比可調(diào)的多諧振蕩器 充電回路為 VDD 經(jīng)G 三、占空比可調(diào)的諧振蕩器 555定時(shí)器組成的防盜報(bào)警電路當(dāng)導(dǎo)線 ab 連通時(shí)，直接置 0 端 RD 為低電平，電路不振蕩，揚(yáng)聲器不發(fā)出聲響，電容 C4 上電壓為 0，三極管 V 工作在導(dǎo)通狀態(tài)。 三、占空比可調(diào)的諧振蕩器 555定時(shí)器組成的防盜報(bào)警電路 三、占空比可調(diào)的諧振蕩器 當(dāng) ab 導(dǎo)線被人拉斷時(shí)，電源 VCC 經(jīng) R3、V 將 C4 迅速充電到高電

13、平，使 RD 端為高電平，多諧振蕩電路開始振蕩，其振蕩頻率 f 1/0.7(R1+2 R2) C 1kHz，于是，揚(yáng)聲器發(fā)出1kHz 的報(bào)警聲響。555定時(shí)器組成的防盜報(bào)警電路 三、占空比可調(diào)的諧振蕩器 當(dāng) ab 導(dǎo)線被人拉斷時(shí)，本章小結(jié)555 定時(shí)器是一種用途很廣的多功能電路，只需外接少量的阻容元件就可很方便地組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等，使用方便靈活，有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力，獲得了廣泛的應(yīng)用。本章小結(jié)555 定時(shí)器是一種用途很廣的多功能電路，只需外接少施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，而每個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)都是依靠輸入電平來維持的。當(dāng)輸入電壓大于正向閾值電壓UT+時(shí)，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)

14、穩(wěn)定狀態(tài)；而當(dāng)輸入電壓小于負(fù)向閾值電壓UT-時(shí)，輸出狀態(tài)又返回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。利用這個(gè)特性可將輸入的任意電壓波形變換成邊沿陡峭的矩形脈沖輸出，特別是可將邊沿變化緩慢的信號變換成邊沿陡峭的矩形脈沖。施密特觸發(fā)器有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，而每個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)都是依靠輸入電平來在數(shù)字集成電路中有TTL和CMOS施密特觸發(fā)器。性能優(yōu)越，其正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓穩(wěn)定，有很強(qiáng)的抗干擾能力。 施密特觸發(fā)器具有回差特性，調(diào)節(jié)回差電壓的大小，可改變電路的抗干擾能力?；夭铍妷涸酱?，抗干擾能力越強(qiáng)。施密特觸發(fā)器主要用于波形變換成、脈沖整形、幅度鑒別等。在數(shù)字集成電路中有TTL和CMOS施密特觸發(fā)器。性能優(yōu)越單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)

15、穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在沒有觸發(fā)脈沖作用時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。在輸入觸發(fā)脈沖作用下，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，從而輸出寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖。輸出脈沖寬度取決于定時(shí)元件 R、C 值的大小，與輸入觸發(fā)脈沖沒有關(guān)系。調(diào)節(jié) R、C 值的大小，可改變輸出脈沖的寬度。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有非重復(fù)觸發(fā)和可重復(fù)觸發(fā)兩類，由于其工作穩(wěn)定性好、脈沖寬度調(diào)節(jié)范圍大、使用方便靈活等優(yōu)點(diǎn)，是一種較為理想的脈沖整形電路。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要用于脈沖整形、定時(shí)、和展寬等。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在沒有觸發(fā)脈沖作用時(shí)在振蕩頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，可采用石英晶體多諧振蕩器。 多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個(gè)暫