時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座

6.1概述數(shù)字電路中，為了控制和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)工作，經(jīng)常需要時鐘脈沖信號。取得時鐘脈沖方法有：1.利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。2.經(jīng)過整形電路變換而成。整形電路又分為兩類：施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。整形電路能夠使脈沖邊緣變陡峭，或形成要求矩形脈沖。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第1頁Um0.9Um0.5Um0.1UmTwTtrtf表述矩形脈沖性能指標(biāo)主要參數(shù)：周期T——周期性重復(fù)脈沖序列中，兩個相鄰脈沖間時間間隔頻率f=1/T，

代表單位時間內(nèi)脈沖重復(fù)次數(shù)。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第2頁下降時間tf——脈沖從0.9Um下降到0.1Um所需時間Um0.9Um0.5Um0.1UmTwTtrtf脈沖幅度Um——脈沖電壓最大改變幅值脈沖寬度Tw——從脈沖前沿0.5Um始，到脈沖后沿0.5Um止一段時間上升時間tr——脈沖從0.1Um上升到0.9Um所需時間時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第3頁6.2施密特觸發(fā)器

UT=UT+-UT-稱為回差電壓施密特觸發(fā)器是一個主要脈沖整形電路，施密特觸發(fā)器能把改變遲緩波形變換成矩形脈沖。輸入電壓上升翻轉(zhuǎn)電平為上限閾值電平UT+輸入電壓下降翻轉(zhuǎn)電平為下限閾值電平UT-1.基本概念時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第4頁輸入和輸出為同相關(guān)系稱為同相施密特觸發(fā)器輸入和輸出為反相關(guān)系稱為反相施密特觸發(fā)器2.施密特觸發(fā)器傳輸特征時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第5頁6.2.1門電路組成施密特觸發(fā)器設(shè)UT≈VDD/2，且R1<R211G1G2R2R1uIuO1.CMOS非門電路組成施密特觸發(fā)器時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第6頁2.施密特觸發(fā)器工作原理uO11G1G2R2R1uIuOUT+UT–tuI波形圖uIO(1)當(dāng)uI=0時，有VDD，uO0當(dāng)uI增加到使=UT時，產(chǎn)生以下正反饋過程:伴隨uI上升，也上升，且有

uIR2/(R1+R2)時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第7頁在極短時間內(nèi)，電路翻轉(zhuǎn)為uO

VDD。此時由可求得電路上限閾值電壓UT+=(1+R1/R2)UT11G1G2R2R1uIuO同理，uI=VDD時，uO

VDDUT+UT–tuI波形圖uIO=UT+R2/(R1+R2)=UT時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第8頁UT-=(1－R1/R2)UT11G1G2R2R1uIuO(3)觸發(fā)器回差電壓UT=UT+–UT-=2UT

R1/R2UT+UT–tuI波形圖uIO(2)當(dāng)uI從高電平下降到達使=UT時，可求得電路下限閾值電壓:時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第9頁11G1G2R2R1uIuOUT=UT+–UT-=2UT

R1/R2可見，電路輸出狀態(tài)由輸入電壓大小決定，改變R1和R2就可調(diào)整回差電壓UT大小。UT+UT–tuI波形圖uIO時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第10頁11G1G2R2R1uIuO(4)波形圖UT+UT–ttuO波形圖uIOO時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第11頁6.2.2集成施密特觸發(fā)器TTL集成施密特觸發(fā)器有：74LS14，74132，7413等。CMOS集成施密特觸發(fā)器有：CD40106，CD4093和CD4584等。TTL集成施密特觸發(fā)器性能表型號741474LS1327413tpd/ns151516.5Pm/mW5ΔUT/V時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第12頁6.2.3施密特觸發(fā)器應(yīng)用舉例1.脈沖整形電路在數(shù)字測量和控制系統(tǒng)中，由傳感器送來信號波形邊緣較差，利用施密特電路能夠?qū)@些信號進行整形。t脈沖整形波形圖ttuIuOUT+UT–uItuOUT+UT–OOOO時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第13頁2.脈沖變換電路利用這一特點，施密特電路能夠把改變比較遲緩正弦波、三角波等變換成矩形脈沖信號。一個變換波形圖因為施密特電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換速度極快，輸出矩形波前后沿總是很陡峭。uIuOVDDUT+UT–VDDttOO時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第14頁3.鑒幅電路在一串幅度不相等脈沖信號中，假如要剔除幅度不夠大脈沖,此時可利用施密特觸發(fā)器。uIuOUT+UT–鑒幅電路時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第15頁6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器慣用于數(shù)字系統(tǒng)整形、延時和定時電路中。1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點：暫穩(wěn)態(tài)時間取決于電路本身參數(shù)，與觸發(fā)脈沖寬度無關(guān)。2.在觸發(fā)脈沖作用下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，經(jīng)過時間tw后又自動翻回穩(wěn)態(tài)，并在輸出端產(chǎn)一個寬度為tw矩形脈沖。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第16頁6.3.1門電路組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按定時元件R和C不一樣連接，這類單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為微分型和積分型兩種。&G1G2RuIuO1uO2uI2&C1.微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路處于穩(wěn)態(tài)時，uI為高電平，uO1為低電平。為了使uO2可靠為高電平，應(yīng)選R<Roff，普通取R<0.7kΩ。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第17頁2.工作原理(1)uI為高電平，電路處于穩(wěn)態(tài)。uO1=0，uO2=1&G1G2RuIuO1uO2uI2&C因為電容兩端電壓不會突變，所以uI2亦由低變高，使uO2由高變低，從而引發(fā)以下反饋過程：

使電路快速進入暫穩(wěn)態(tài)：uO1=1(2)uI負(fù)跳沿到來時，電路觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。uO1由低變高uO1uIuI2uO2時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第18頁(3)在暫穩(wěn)態(tài)期間1.4VtuI2OUOHUTtW&G1G2RUOHuI2CRO門1輸出高電平UOH經(jīng)電容C和電阻R到地方向給電容充電，使門2輸入電壓uI2以時間常數(shù)1=(R+RO)C(RO為門1輸出電阻)按指數(shù)曲線下降。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第19頁當(dāng)uI2下降到閾值電平(UT=1.4V)時，產(chǎn)生以下正反饋過程：&G1G2RuIuO1uO2uI2&CuI2uO2uI=1uO1

使電路結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)，自動返回穩(wěn)態(tài)：uO1=0，uO2=1。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第20頁uI2以時間常數(shù)2=(R1∥R)C按指數(shù)曲線上升，電路經(jīng)歷一個恢復(fù)階段回到穩(wěn)態(tài)時初始狀態(tài)。(4)恢復(fù)階段+5V

T3

R1

R

T1uI2CG1G2uO1≈0暫穩(wěn)態(tài)時間結(jié)束后，電容C放電?；謴?fù)階段C放電回路時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第21頁&G1G2RuIuO1uO2uI2&CttttWIUOHUOL1.4vtWuI2τ1τ2

tOOOOuIuO2uO1UOHUOLUT工作波形圖2.工作波形時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第22頁(1)輸出脈沖寬度(暫穩(wěn)態(tài)時間)tw&G1G2RuIuO1uO2uI2&CttttWIUOHUOL1.4vtWuI2τ1τ2

tOOOOuIuO2uO1UOHUOLUT工作波形圖uI2從UOHR/(R+RO)下降到UT時間時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第23頁1.4VtuI2OUOHUTtW&G1G2RUOHuI2CRO依據(jù)一階RC電路三要素法得實際慣用經(jīng)驗公式tw

0.8RC(R<Roff)時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第24頁+5V

T3

R1

R

T1uI2CG1G2uO1≈0(2)恢復(fù)時間tre

tre

(3~5)(R1//R)Ctd=tw+tre(3)電路分辨時間時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第25頁輸入帶微分步驟單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器若uI脈沖寬度twI>tw則應(yīng)經(jīng)過微分電路RPCP再輸入到與非門1。為確保穩(wěn)態(tài)時uO1=0，要求:RPCP≤twIRP≥RON門3改進輸出波形，起反相和整形作用。MOS門輸入阻抗高，外接電阻R和RP大小不會影響其穩(wěn)態(tài)，它們不再受ROFF和RON限制。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第26頁6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器這些器件只要外接極少電阻和電容，就可組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，使用起來非常方便。TTL系列有74121、74122、74123等。CMOS系列有4098、4528、4538等。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第27頁1.TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（74121）(1)74121電路結(jié)構(gòu)時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第28頁(2)74121電路符號0×1×01××011×1↓1↓11↓↓10×↑×0↑輸出輸入0000(3)74121功效表時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第29頁0×1×01××011×1↓1↓11↓↓10×↑×0↑輸出輸入0000(1)穩(wěn)態(tài)Q=0(2)當(dāng)需要上升沿觸發(fā)時，觸發(fā)脈沖從B端輸入，同時、當(dāng)中最少應(yīng)有1個為0狀態(tài)。(3)當(dāng)需要下降沿觸發(fā)時，則觸發(fā)脈沖應(yīng)該從或輸入(另一個接1狀態(tài))，同時保持B端狀態(tài)為1。由表可見：時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第30頁ttWOtWtWtOtOtO(4)74121工作波形時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第31頁(5)輸出脈沖寬度tw

tw≈RextCextln2=0.7RextCext

可用內(nèi)部電阻Rint(2kΩ)代替Rext。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第32頁2.CMOS集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（4538）BCRACXCX/RX(1)4538符號圖(2)4538功效表↑11↑011↓10↓1××0輸出輸入000為清零輸入端A為上升沿觸發(fā)輸入端為下降沿觸發(fā)輸入端時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第33頁由表可見：BCRACXCX/RX↑11↑011↓10↓1××0輸出輸入000a.當(dāng)選擇上升沿觸發(fā)時，應(yīng)將輸入脈沖加入A輸入端，同時輸入端接高電平。b.若選擇下降沿觸發(fā)時，可將輸入脈沖引入輸入端，A輸入端接低電平。c.其它情況時，Q狀態(tài)不變。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第34頁tw=RextCextBCRACXCX/RX(3)4538輸出脈沖寬度Rext和Cext可在較大范圍內(nèi)選擇tw范圍可達10μs~∞3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器類型集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為單觸發(fā)和重觸發(fā)觸發(fā)器。單觸發(fā)觸發(fā)器有74121、74221、74LS221等重觸發(fā)觸發(fā)器有74122、74123、74LS123、4528、4538等時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第35頁單觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)以后，再加入觸發(fā)脈沖不會影響電路工作過程，直到暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，才能接收觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入下一個暫穩(wěn)態(tài)。(1)單觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點b.單觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖uIuOtWtW時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第36頁(1)重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在電路被觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)以后，假如再次輸入觸發(fā)脈沖，電路將被重新觸發(fā)，電路輸出脈沖再連續(xù)一個tW脈寬。b.重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖uIuOtWtWt1時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第37頁6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例整形電路能夠把這些脈沖信號變換成含有一定幅度和寬度矩形波形。1.脈沖整形

在實際數(shù)字系統(tǒng)中，因為脈沖起源不一樣，波形也相差較大。比如，從光電檢測設(shè)備送來脈沖波形普通不太規(guī)則；脈沖信號在線路中遠(yuǎn)距離傳送，常會造成波形改變或疊加上干擾；時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第38頁(a)電路(b)波形圖脈沖整形電路時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第39頁塑料成型次序加工控制系統(tǒng)可用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)。2.脈沖定時因為單穩(wěn)態(tài)電路能產(chǎn)生一定寬度tw矩形脈沖，利用這一脈沖去控制某個系統(tǒng)，就能使其在tw時間內(nèi)動作（或不動作），起到定時控制作用。定時控制經(jīng)典例子——塑料成形控制系統(tǒng)塑料成形普通經(jīng)歷預(yù)熱、加壓、保溫、冷卻四道工序。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第40頁T1T2T3T4u1u2u3u4定時控制工作波形時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第41頁在數(shù)字控制和測量系統(tǒng)中，有時為了完成時序配合，需將脈沖信號延遲t1時間后輸出。3.脈沖延遲這一過程可用雙單穩(wěn)集成電路外接R、C元件實現(xiàn)。脈沖信號延遲t1tWuIuO時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第42頁6.4多諧振蕩器因為輸出矩形波中含有很多諧波分量，故通常將它稱為多諧振蕩器，又稱方波發(fā)生器。多諧振蕩器是一個無穩(wěn)態(tài)電路，它在接通電源以后，不需外加觸發(fā)信號，就能自動地不停往返翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矩形脈沖。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第43頁6.4.1集成門電路組成多諧振蕩器11uIuO1uF1.TTL集成門電路組成多諧振蕩器這些門組成一個環(huán)形，所以稱為環(huán)形振蕩器。它是利用門電路時延tpd來產(chǎn)生方波振蕩。(1)電路組成時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第44頁11uIuO1uF(2)工作原理a.先假設(shè)在虛線所表示處斷開。b.在uI處輸入一方波，經(jīng)過時延tpd之后，得uO波形。uIuOtpd環(huán)形振蕩器工作波形uO與uI比較，除延遲tpd外，二者反相。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第45頁c.uO再經(jīng)過兩個非門總共2tpd時延之后，得uF波形。uIuOuFtpd2tpd11uIuO1uF環(huán)形振蕩器工作波形若uI周期為6tpd，則uI與uF波形同相。此時,若把uF直接作為uI時，電路就能夠自激。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第46頁uIuOuFtpd2tpd11uIuO1uF環(huán)形振蕩器工作波形(3)振蕩頻率振蕩器振蕩頻率取決于tpd及環(huán)路中非門個數(shù)。圖示電路振蕩頻率為時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第47頁a.TTL非門tpd約為幾十納秒，自激振蕩頻率較高。(4)電路特點為了降低振蕩頻率，通常在環(huán)形通路中串入RC延時步驟。b.振蕩頻率無法調(diào)整。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第48頁2.CMOS集成門電路組成多諧振蕩器(1)電路組成(a)電路圖(b)傳輸特征曲線此時，因為uO1即為uI2,G2也工作在電壓傳輸特征曲線轉(zhuǎn)折區(qū)。圖中R選擇應(yīng)使G1工作在電壓傳輸特征曲線轉(zhuǎn)折區(qū)。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第49頁(2)工作原理a.若uI有正向擾動，必定引發(fā)下述正反饋過程

uO1uIuO2此時，電容C經(jīng)過R到uO1放電，進而經(jīng)過uO2反向充電。使uO1快速變成低電平，而uO2快速變成高電平，電路進入第一暫穩(wěn)態(tài)。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第50頁b.伴隨電容C放電，uI不停下降，當(dāng)?shù)竭_uI=UT(VDD/2)時,電路又經(jīng)歷另一個正反饋過程uO1uIuO2從而使uO1快速變成高電平，uO2快速變成低電平，電路進入第二暫穩(wěn)態(tài)。同時，電容C經(jīng)過uO1、R、C和uO2充電。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第51頁c.伴隨電容C不停充電，uI不停上升，當(dāng)?shù)竭_uI≤UT時,電路又快速躍變到第一暫穩(wěn)態(tài)。如此周而復(fù)始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生方波輸出。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第52頁(2)工作波形電路振蕩周期為T=1.4RC(3)電路振蕩周期時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第53頁在上述多諧振蕩電路中，因為決定振蕩頻率主要原因是電路定時元件RC以及門電路閾值電壓UT。而它們都輕易受溫度影響，所以RC振蕩器頻率穩(wěn)定性只有約10-3或更差。6.4.2石英晶體多諧振蕩器門電路組成多諧振蕩電路特點：所以，在對頻率穩(wěn)定性要求比較高場所，普遍采取石英晶體振蕩器。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第54頁1.石英晶體基本特征高質(zhì)量石英晶體振蕩器(其晶片置于恒溫盒內(nèi))，頻率穩(wěn)定性可達10-11。(1)石英晶體電路符號是將切成薄片石英晶體置于兩平板之間組成。(2)石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性能到達10-5~10-8。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第55頁石英晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性高，走時準(zhǔn)確，在通常氣溫條件下，能夠確保天天不差半秒誤差。當(dāng)前很好家用電子鐘表幾乎都采取含有石英晶體諧振器方波發(fā)生器。通常選取固有頻率為32768Hz石英諧振器，因為32768=215，將此振蕩頻率經(jīng)過15次二分頻，即可得1Hz時鐘脈沖，作為計時基準(zhǔn)。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第56頁2.CMOS石英晶體多諧振蕩器石英諧振器QR及C1、C2為外接分立元件。1G1C2RuOC1圖中虛線以上部分制作在集成電路內(nèi)。晶體諧振器工作頻率位于其串聯(lián)諧振頻率fs和并聯(lián)諧振頻率fp之間。電路就形成一個由反相器組成電容三點式振蕩器。振蕩器輸出波形卻并不理想，還需進行整形，才能得到矩形脈沖輸出。QR時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第57頁6.5555定時器及其應(yīng)用555定時器是一個中規(guī)模集成電路，當(dāng)前在儀器、儀表和自動化控制裝置中應(yīng)用很廣。555定時器能夠組成定時、延時和脈沖調(diào)制等各種電路。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第58頁6.5.1555定時器(1)TTL集成定時器NE555電路結(jié)構(gòu)和符號。THRDTRGNDOUTC–UVCC時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第59頁THRDTRGNDOUTC–UVCC①接地端⑧正電源端④復(fù)位端⑥高觸發(fā)端②低觸發(fā)端⑦放電端③輸出端⑤電壓控制端8個引出端：時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第60頁THRDTRGNDOUTC–UVCC電路組成：①電阻分壓器②電壓比較器（A1和A2）③基本RS觸發(fā)器④放電管T⑤輸出緩沖級時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第61頁THRDTRGNDOUTC–UVCCA1同相輸入端接參考電壓VREF1=2VCC/3A2反相輸入端接參考電壓VREF2=VCC/3時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第62頁THRDTRGNDOUTC–UVCC在高、低觸發(fā)端輸入電壓作用下，A1和A2輸出電壓uO1和uO2數(shù)值不是高電平就是低電平，它們作為基本RS觸發(fā)器輸入信號。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第63頁THRDTRGNDOUTC–UVCC基本RS觸發(fā)器輸出Q經(jīng)過一級與非門控制放電三極管，再經(jīng)過一級反相驅(qū)動門作為輸出信號。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第64頁(2)555集成定時器工作原理a.當(dāng)時uO輸出為低電平比較器A1輸出為0，A2為1基本RS觸發(fā)器被置0放電管T導(dǎo)通時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第65頁uO輸出高電平b.當(dāng)時A1輸出為1，A2輸出為0基本RS觸發(fā)器被置1T截止時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第66頁c.當(dāng)時T和uO輸出狀態(tài)也維持不變A1和A2輸出均為1基本RS觸發(fā)器狀態(tài)保持不變時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第67頁(3)555定時器功效表THRDTRGNDOUTC–UVCC時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第68頁6.5.2用555定時器組成施密特觸發(fā)器THRDTRGNDOUTC–UVCCuI+VCCuO1.施密特觸發(fā)器組成時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第69頁THRDTRGNDOUTC–UVCCuI+VCCuO2.施密特觸發(fā)器工作原理tOuIuOtOVCC2/3VCC1/3VCC(1)輸入、輸出波形時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第70頁THRDTRGNDOUTC–UVCCuI+VCCuOtOuIuOtOVCC2/3VCC1/3VCC(2)工作過程a.uI從0開始升高，當(dāng)時,uO=UOHb.(1/3)VCC<uI<(2/3)VCC時，輸出uO不變，仍為高電平。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第71頁THRDTRGNDOUTC–UVCCuI+VCCuOtOuIuOtOVCC2/3VCC1/3VCCc.當(dāng)uI增大到略大于(2/3)VCC時，電路輸出uO變?yōu)榈碗娖?。d.當(dāng)uI由高于(2/3)VCC值下降，到達TH端(⑥端)觸發(fā)電平時，電路輸出uO不變。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第72頁d.當(dāng)uI下降到略小于(1/3)VCC時，輸出uO躍變?yōu)楦唠娖?。THRDTRGNDOUTC–UVCCuI+VCCuOtOuIuOtOVCC2/3VCC1/3VCC三角波變換為矩形波時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第73頁VT+=UT=2VCC/3VT-=UTL=VCC/3VT=VCC/33.電壓傳輸特征uIuOOUT+UT–假如在C-V端施加直流電壓，則可調(diào)整滯回電壓UT值?？刂齐妷涸酱?，滯回電壓UT也越大；回差大，電路抗干擾能力強。時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第74頁6.5.3用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第75頁2.工作原理(1)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)信號uI處于高電平電路處于穩(wěn)態(tài)uO為低電平放電管T導(dǎo)通電容C兩端電壓uC=0THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第76頁(2)暫穩(wěn)態(tài)外加觸發(fā)信號uI下降沿抵達時輸出uO為高電平T截止，VCC開始經(jīng)過電阻R向電容C充電。uC按指數(shù)過規(guī)律不停上升，趨向值uC(∞)=VCCTHRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第77頁暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路將返回到初始穩(wěn)態(tài)。(3)uI觸發(fā)負(fù)脈沖消失后，u2回到高電平期間在uO一直保持高電平不變，電路維持在暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uC上升到時，輸出uO為低電平，放電端導(dǎo)通。THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第78頁(4)恢復(fù)期放電管T導(dǎo)通后，電容C經(jīng)過T快速放電，使uC≈0，電路又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)?；謴?fù)期tr由下式?jīng)Q定：其中rd為放電管導(dǎo)通時展現(xiàn)電阻，普通R>>rd，所以恢復(fù)期很短。THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第79頁3.工作波形圖tW充電放電OuIuOtO2/3VCC1/3VCCuCOttTHRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuIuC+-時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第80頁輸出脈沖寬度tW是暫穩(wěn)態(tài)停留時間，依據(jù)電容C充電過程可知：4.輸出脈沖寬度tWtW充電放電OuIuOtO2/3VCC1/3VCCuCOtt時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第81頁圖示電路對輸入觸發(fā)脈沖寬度有一定要求，它必須小于tW。若輸入觸發(fā)脈沖寬度大于tW時，應(yīng)在u2輸入端加微分電路。THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuI時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第82頁含有微分步驟單穩(wěn)態(tài)電路THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISRuICPRP時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第83頁線性鋸齒波電路(a)電路(b)波形圖時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第84頁6.5.4555定時器組成多諧振蕩器1.電路組成THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第85頁2.工作原理(1)因為接通電源前，電容器兩端電壓uC=0，電源剛接通時uO輸出高電平，放電端截止，電源VCC經(jīng)過R1、R2給電容C充電，uC逐步增高。其暫態(tài)過程為THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第86頁輸出電壓uO一直保持高電平不變，這就是第一個暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)時(2)當(dāng)uC略微超出(即u6和u2均大于等于)時uO從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平，即uO=0，放電管T飽和導(dǎo)通。此時電容C經(jīng)過R2和T放電。THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第87頁uO持低電平，這是第二個暫穩(wěn)態(tài)。伴隨電容C放電，uC下降。T截止，電容C再次充電，又重復(fù)上述過程，電路輸出便得到周期性矩形脈沖。(3)當(dāng)uC下降到略微低于時，電路輸出又變?yōu)閡O=1。THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－當(dāng)≤時時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第88頁T1OuO2/3VCC1/3VCCuCOttt1t2t3t4T23.工作波形THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第89頁T1、Ｔ2分別為電容C充電時間和放電時間。T1OuO2/3VCC1/3VCCuCOttt1t2t3t4T24.振蕩周期T計算T=T1+T2THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2+－時器脈沖的產(chǎn)生和整形電路專家講座第90頁T1OuO2/3VCC1/3VCCuCOttt1t2t3t4T2THRDTRGNDOUTC–UVCCC+VCCuO555DISR1uCR2T1=(R1+R2