醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和整形

第6章脈沖(màichōng)波形的產(chǎn)生和整形6.1概述(ɡàishù)

6.2施密特觸發(fā)器

6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.4多諧振蕩器6.5555定時器及其應(yīng)用

第一頁，共七十五頁。2006年1編輯ppt脈沖信號：指突然變化的電壓或電流。脈沖電路(diànlù)的研究重點：波形分析。數(shù)字電路的研究重點：邏輯功能。

獲得脈沖(màichōng)波形的方法主要有兩種：

1．利用脈沖振蕩電路產(chǎn)生；2．是通過整形電路對已有的波形進行整形、變換，使之符合系統(tǒng)的要求。返回6.1概述(ɡàishù)第二頁，共七十五頁。2006年2編輯ppt

以下主要討論幾種常用脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路：（功能、特點及其主要應(yīng)用簡介）1.施密特觸發(fā)器：主要用以將非矩形脈沖變換成上升沿和下降(xiàjiàng)沿都很陡峭的矩形脈沖；2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：主要用以將脈沖寬度不符合要求的脈沖變換成脈沖寬度符合要求的矩形脈沖；3.多諧振蕩器：產(chǎn)生矩形脈沖；4.555定時器。返回(fǎnhuí)第三頁，共七十五頁。2006年3編輯ppt常用(chánɡyònɡ)脈沖波形及參數(shù)脈沖波形是指突變(tūbiàn)的電流和電壓的波形。

圖6-1常見(chánɡjiàn)的脈沖波形圖

返回第四頁，共七十五頁。2006年4編輯ppt圖6-3矩形(jǔxíng)波的主要參數(shù)

周期(zhōuqī)性矩形波的周期(zhōuqī)用T表示，有時也用頻率f表示（f=1/T）。矩形波的另外幾個主要參數(shù)：（1）脈沖幅度Vm（2）脈沖寬度tw

（3）上升時間tr

（4）下降時間tf

（5）占空比q=tw/T。通常q用百分比表示(biǎoshì)，如果q=50%，則稱為對稱方波。返回第五頁，共七十五頁。2006年5編輯ppt主要用途：把變化緩慢的信號波形變換為邊沿(biānyán)陡峭的矩形波。

特點：

⑴電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。⑵電壓傳輸(chuánshū)特性特殊，電路有兩個轉(zhuǎn)換電平（上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT+和下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT_）。⑶狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。

返回(fǎnhuí)6.2施密特觸發(fā)器第六頁，共七十五頁。2006年6編輯ppt1.電路(diànlù)組成兩個(liǎnɡɡè)CMOS反相器，兩個(liǎnɡɡè)分壓電阻（R1<R2）。

圖6-7用集成門電路構(gòu)成(gòuchéng)的施密特觸發(fā)器（a）電路（b）邏輯符號返回6.2.1用門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器第七頁，共七十五頁。2006年7編輯ppt2.工作(gōngzuò)原理（1）工作過程設(shè)CMOS反相器的閾值電壓VTH=VDD/2，輸入信號(xìnhào)uI為三角波。返回(fǎnhuí)第八頁，共七十五頁。2006年8編輯ppt當(dāng)uI=0V時，G1輸出VOH、G2輸出VOL，即uO=0V。只要滿足(mǎnzú)uI1＜VTH，電路就會處于這種狀態(tài)（第一穩(wěn)態(tài)）。當(dāng)uI上升，使得uI1=VTH時，電路會產(chǎn)生如下正反饋過程：返回(fǎnhuí)第九頁，共七十五頁。2006年9編輯ppt電路會迅速(xùnsù)轉(zhuǎn)換為G1輸出VOL

、G2輸出為VOH，即uO=VDD的狀態(tài)（第二穩(wěn)態(tài)）。此時的uI值稱為施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平UT+。顯然，uI繼續(xù)上升，電路的狀態(tài)不會改變。返回(fǎnhuí)第十頁，共七十五頁。2006年10編輯ppt如果uI下降，uI1也會下降。當(dāng)uI1下降到VTH時，電路又會產(chǎn)生(chǎnshēng)以下的正反饋過程：電路會迅速轉(zhuǎn)換為G1輸出VOH、G2輸出為VOL的第一穩(wěn)態(tài)。此時的uI值稱為施密特觸發(fā)器的下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT－。uI再下降，電路將保持(bǎochí)狀態(tài)不變。返回(fǎnhuí)第十一頁，共七十五頁。2006年11編輯ppt（2）工作波形與電壓傳輸(chuánshū)特性

施密特觸發(fā)器將三角波vI變換(biànhuàn)成矩形波vO。圖6.2.2施密特觸發(fā)器的電壓傳輸(chuánshū)特性例6.2.1已知ΔVT、VT+和VT－,求R1,R2和VDD的值。上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT+

下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平VT－

回差ΔVT=VT+－VT－（通常VT+＞VT－）改變R1和R2的大小可以改變回差ΔVT

返回第十二頁，共七十五頁。2006年12編輯ppt集成施密特觸發(fā)器的VT+和VT－的具體數(shù)值可從集成電路手冊(shǒucè)中查到。對于每個具體的器件而言是固定的，不可調(diào)節(jié)。如CT74132的VT+＝1.7v、VT－＝0.9v，所以，ΔVT＝VT+—VT－＝1.7v—0.9v＝0.8v。

返回(fǎnhuí)6.2.2集成(jíchénɡ)施密特觸發(fā)器第十三頁，共七十五頁。2006年13編輯ppt1.施密特觸發(fā)(chùfā)與非門電路

為了對輸入波形進行整形，許多(xǔduō)集成門電路采用了施密特觸發(fā)形式。比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施密特觸發(fā)的與非門電路。圖6.2.4施密特觸發(fā)與非門的邏輯(luójí)符號返回第十四頁，共七十五頁。2006年14編輯ppt圖6.2.4帶與非功能(gōngnéng)的TTL集成施密特觸發(fā)器返回(fǎnhuí)第十五頁，共七十五頁。2006年15編輯ppt圖6.2.6CMOS集成(jíchénɡ)施密特觸發(fā)器CC40106為了提高電路的性能，電路在施密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上，增加了整形級和輸出緩沖級。

整形級可以(kěyǐ)使輸出波形的邊沿更加陡峭，

輸出緩沖級可以提高電路的負載能力。2.施密特反相器CC40106

TTL的74LS14和CMOS的CC40106均為六施密特觸發(fā)(chùfā)的反相器。下面以CC40106為例說明其功能。返回第十六頁，共七十五頁。2006年16編輯ppt1.波形(bōxínɡ)變換將變化緩慢的波形變換成矩形(jǔxíng)波（如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形(jǔxíng)波）。圖6.2.8用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)(shíxiàn)波形變換6.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用返回第十七頁，共七十五頁。2006年17編輯ppt2.脈沖(màichōng)整形在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器整形，可以(kěyǐ)獲得比較理想的矩形脈沖波形。

圖6.2.9脈沖(màichōng)整形

波形畸變邊沿振蕩返回第十八頁，共七十五頁。2006年18編輯ppt3．脈沖(màichōng)鑒幅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，只有那些幅度大于VT+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(jùyǒu)脈沖鑒幅能力。

圖6.2.10脈沖(màichōng)鑒幅返回第十九頁，共七十五頁。2006年19編輯ppt6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特點：第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)；第二，在外加(wàijiā)脈沖作用下，觸發(fā)器能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；第三，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)信號無關(guān)。返回(fǎnhuí)第二十頁，共七十五頁。2006年20編輯ppt1.電路(diànlù)組成及工作原理暫穩(wěn)態(tài)是靠RC電路的充放電過程來維持的。由于圖示電路的RC電路接成微分電路形式(xíngshì)，故該電路又稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。圖6.3.1微分(wēifēn)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.1用門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回第二十一頁，共七十五頁。2006年21編輯ppt（1）

輸入(shūrù)信號uI為0時，電路處于穩(wěn)態(tài)。

uI2=VDD，uO=VOL=0，uO1＝VOH=VDD。

（2）外加觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)uI產(chǎn)生正跳變時，uO1產(chǎn)生負跳變，經(jīng)過電容(diànróng)C耦合，使uI2產(chǎn)生負跳變，G2輸出uO產(chǎn)生正跳變；uO的正跳變反饋到G1輸入端，從而導(dǎo)致如下正反饋過程：返回(fǎnhuí)第二十二頁，共七十五頁。2006年22編輯ppt使電路迅速變?yōu)镚1導(dǎo)通、G2截止的狀態(tài)，此時，電路處于(chǔyú)uO1=VOL、uO=uO2=VOH的狀態(tài)。然而這一狀態(tài)是不能長久保持的，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。

返回(fǎnhuí)第二十三頁，共七十五頁。2006年23編輯ppt（3）電容C充電，電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(zìdòng)返回穩(wěn)態(tài)。

在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R對C充電(chōngdiàn)，使uI2上升。當(dāng)uI2上升達到G2的VTH時，電路會發(fā)生如下正反饋過程：返回(fǎnhuí)第二十四頁，共七十五頁。2006年24編輯ppt使電路迅速(xùnsù)由暫穩(wěn)態(tài)返回穩(wěn)態(tài)，uO1=VOH、uO=uO2=VOL。從暫穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)之后，電容C將通過電阻R放電(fàngdiàn)，使電容上的電壓恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時的初始值。返回(fǎnhuí)第二十五頁，共七十五頁。2006年25編輯ppt圖6.3.2圖6.3.1電路(diànlù)的電壓波形圖返回(fǎnhuí)第二十六頁，共七十五頁。2006年26編輯ppt2.主要參數(shù)（1）輸出脈沖寬度tw輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間(shíjiān)。根據(jù)uI2的波形可以計算出：

tw≈0.7RC（2）

恢復(fù)時間tre暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路(diànlù)需要一段時間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時間tre為（3~5）放電時間常數(shù)（通常放電時間常數(shù)遠小于RC）。

返回(fǎnhuí)第二十七頁，共七十五頁。2006年27編輯ppt設(shè)觸發(fā)信號的時間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當(dāng)(yīngdāng)滿足T＞tw+tre的條件，即Tmin=tw+tre。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為fmax=1/Tmin=1/（tw+tre）

在使用(shǐyòng)微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，輸入觸發(fā)脈沖uI的寬度tw1應(yīng)小于輸出脈沖的寬度tw，即tw1＜tw，否則電路不能正常工作。如出現(xiàn)tw1＞tw的情況時，可在觸發(fā)信號源uI和G1輸入端之間接入一個RC微分電路。3.對輸入觸發(fā)脈沖(màichōng)寬度的要求（3）最高工作頻率fmax（或最小工作周期Tmin）第二十八頁，共七十五頁。2006年28編輯ppt4.積分(jīfēn)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.3.5積分(jīfēn)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回(fǎnhuí)第二十九頁，共七十五頁。2006年29編輯ppt圖6.3.6圖6.3.5電路(diànlù)的電壓波形圖返回(fǎnhuí)第三十頁，共七十五頁。2006年30編輯ppt用集成門電路構(gòu)成(gòuchéng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雖然電路簡單，但輸出脈沖寬度的穩(wěn)定性較差，調(diào)節(jié)范圍小，而且觸發(fā)方式單一。因此實際應(yīng)用中常采用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。1.輸入脈沖觸發(fā)(chùfā)方式上升(shàngshēng)沿觸發(fā)下降沿觸發(fā)

6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回第三十一頁，共七十五頁。2006年31編輯ppt2.不可重復(fù)(chóngfù)觸發(fā)型與可重復(fù)(chóngfù)觸發(fā)型圖（a）為不可重復(fù)型觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次(zàicì)受到觸發(fā)，對原暫穩(wěn)態(tài)時間沒有影響，輸出脈沖寬度tw仍從第一次觸發(fā)開始計算。圖（b）為可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器該電路在觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)期間如再次被觸發(fā)，則輸出脈沖(màichōng)寬度可在此前暫穩(wěn)態(tài)時間的基礎(chǔ)上再展寬tw。因此，采用可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時能比較方便地得到持續(xù)時間更長的輸出脈沖寬度。第三十二頁，共七十五頁。2006年32編輯ppt3.TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路(diànlù)74121的功能及其應(yīng)用

74121是一種不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，它既可采用上升沿觸發(fā)，又可采用下降沿觸發(fā)，其內(nèi)部還設(shè)有定時(dìnɡshí)電阻Rint(約為2kΩ)。表6-174121電路(diànlù)的功能表

圖6-1674121的電路符號觸發(fā)輸入端輸出端外接定時元件引腳內(nèi)部電阻引腳第三十三頁，共七十五頁。2006年33編輯ppt功能(gōngnéng)：（1）觸發(fā)(chùfā)方式：

第三十四頁，共七十五頁。2006年34編輯ppt圖6-1774121應(yīng)用(yìngyòng)電路（2）定時(dìnɡshí)元件接法：輸出脈沖uO的寬度：tw≈0.7RCext外接電容(diànróng)Cext一般取值范圍為10pF～10μF，在要求不高的情況下最大值可達1000μF。圖(a)：外接電阻R=Rext（1.4~40kΩ）。圖(b)：用內(nèi)部電阻R＝Rint(約為2kΩ)。第三十五頁，共七十五頁。2006年35編輯ppt1．多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。2．通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互(xiānghù)交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，無需外觸發(fā)。3．輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。6.4多諧振蕩器返回(fǎnhuí)第三十六頁，共七十五頁。2006年36編輯ppt1.電路(diànlù)組成由兩個TTL反相器經(jīng)電容交叉耦合而成。通常(tōngcháng)令C1=C2=C，R1=R2=RF。為了使靜態(tài)時反相器工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，具有較強的放大能力，應(yīng)滿足ROFF＜RF＜RON的條件。圖6-20對稱(duìchèn)式多諧振蕩器返回6.4.1對稱式多諧振蕩器第三十七頁，共七十五頁。2006年37編輯ppt

2.工作(gōngzuò)原理假定接通電源后，由于某種原因使uI1有微小正跳變，則必然(bìrán)會引起如下的正反饋過程：使uO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進入第一暫穩(wěn)態(tài)。此后，uO2的高電平對C1電容充電使uI2升高，電容C2放電使uI1降低。由于充電時間常數(shù)小于放電時間常數(shù)，所以充電速度較快，uI2首先(shǒuxiān)上升到G2的閾值電壓UTH，并引起如下的正反饋過程：返回第三十八頁，共七十五頁。2006年38編輯ppt使uO2迅速跳變?yōu)榈碗娖?、uO1迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進入(jìnrù)第二暫穩(wěn)態(tài)。此后，C1放電、C2充電(chōngdiàn)，C2充電使uI1上升，會引起又一次正反饋過程，電路又回到第一暫穩(wěn)態(tài)。這樣，周而復(fù)始，電路不停地在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間振蕩，輸出端產(chǎn)生了矩形脈沖。

返回(fǎnhuí)第三十九頁，共七十五頁。2006年39編輯ppt圖6.4.1對稱(duìchèn)式多諧振蕩器的工作波形返回(fǎnhuí)第四十頁，共七十五頁。2006年40編輯ppt3.主要參數(shù)矩形脈沖的振蕩周期為T≈1.4RFC當(dāng)取RF＝1kΩ、C＝I00pF～100μF時，則該電路的振蕩頻率(pínlǜ)可在幾赫到幾兆赫的范圍內(nèi)變化。返回(fǎnhuí)第四十一頁，共七十五頁。2006年41編輯ppt6.4.2非對稱式多諧振蕩器圖6.4.6非對稱式多諧振蕩器電路(diànlù)返回(fǎnhuí)第四十二頁，共七十五頁。2006年42編輯ppt圖6.4.7圖6.4.6電路中CMOS反相器靜態(tài)工作(gōngzuò)點的確定返回(fǎnhuí)第四十三頁，共七十五頁。2006年43編輯ppt圖6.4.8圖6.4.6電路(diànlù)中電容的充、放電等效電路

（a）放電的等效電路（b）充電的等效電路返回(fǎnhuí)第四十四頁，共七十五頁。2006年44編輯ppt圖6.4.9圖6.4.6電路(diànlù)的工作波形圖返回(fǎnhuí)第四十五頁，共七十五頁。2006年45編輯ppt1.最簡單(jiǎndān)的環(huán)形振蕩器圖6.4.10最簡單(jiǎndān)的環(huán)形振蕩器(a)電路(b)工作波形

利用集成門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個反相器首尾相連便可構(gòu)成最簡單的環(huán)形振蕩器。該電路沒有(méiyǒu)穩(wěn)定狀態(tài)。

如此周而復(fù)始，便產(chǎn)生了自激振蕩。振蕩周期

T=6tpd。

6.4.3環(huán)形振蕩器返回第四十六頁，共七十五頁。2006年46編輯ppt2.RC環(huán)形(huánxínɡ)振蕩器最簡單的環(huán)形振蕩器構(gòu)成十分簡單，但是(dànshì)并不實用。因為集成門電路的延遲時間tpd極短，而且振蕩周期不便調(diào)節(jié)。

增加RC延遲環(huán)節(jié)，即可組成RC環(huán)形振蕩器電路。圖6.4.12RC環(huán)形(huánxínɡ)振蕩器

利用電容C的充放電，改變uI3的電平(因為RS很小,在分析時往往忽略它。)來控制G3周期性的導(dǎo)通和截止，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。RS是限流電阻（保護G3），通常選100Ω左右。返回第四十七頁，共七十五頁。2006年47編輯ppt圖6.4.13RC環(huán)形(huánxínɡ)振蕩器的工作波形電路的振蕩周期為

T≈2.2RC

R不能選得太大（一般1kΩ左右），否則電路不能正常(zhèngcháng)振蕩。

。

返回(fǎnhuí)第四十八頁，共七十五頁。2006年48編輯ppt6.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成(gòuchéng)的多諧振蕩器利用施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性中的滯回區(qū)，使得輸入電壓在VT+和VT-之間不停往復(fù)變化，輸出(shūchū)端就得到了矩形波。圖6.4.15用施密特觸發(fā)器

構(gòu)成(gòuchéng)的多諧振蕩器圖6.4.16電壓波形圖第四十九頁，共七十五頁。2006年49編輯ppt圖6.4.17脈沖(màichōng)占空比可調(diào)的多諧振蕩器返回(fǎnhuí)第五十頁，共七十五頁。2006年50編輯ppt6.4.5石英(shíyīng)晶體振蕩器前面介紹的多諧振蕩器的一個共同特點就是振蕩頻率不穩(wěn)定(wěndìng)，容易受溫度、電源電壓波動和RC參數(shù)誤差的影響。而在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖信號常用作時鐘信號來控制和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。因此，控制信號頻率不穩(wěn)定會直接影響到系統(tǒng)的工作，顯然，前面討論的多諧振蕩器是不能滿足要求的，必須采用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體多諧振蕩器。返回(fǎnhuí)第五十一頁，共七十五頁。2006年51編輯ppt圖6.4.18石英晶體(jīngtǐ)的阻抗頻率特性圖

石英晶體具有很好的選頻特性。當(dāng)振蕩信號(xìnhào)的頻率和石英晶體的固有諧振頻率fo相同時，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，信號很容易通過，而其它頻率的信號則被衰減掉。返回(fǎnhuí)第五十二頁，共七十五頁。2006年52編輯ppt因此，將石英(shíyīng)晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英(shíyīng)晶體振蕩器，這時，振蕩頻率只取決于石英(shíyīng)晶體的固有諧振頻率fo，而與RC無關(guān)。圖6.4.19石英(shíyīng)晶體振蕩器電路在對稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，串接一塊石英晶體，就可以構(gòu)成一個(yīɡè)石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的矩形脈沖，其振蕩頻率由石英晶體的串聯(lián)諧振頻率fo決定。

返回第五十三頁，共七十五頁。2006年53編輯ppt目前，家用電子鐘幾乎都采用(cǎiyòng)具有石英晶體振蕩器的矩形波發(fā)生器。由于它的頻率穩(wěn)定度很高，所以走時很準(zhǔn)。通常選用振蕩頻率為32768HZ的石英晶體諧振器，因為(yīnwèi)32768＝215，將32768HZ經(jīng)過15次二分頻，即可得到1HZ的時鐘脈沖作為計時標(biāo)準(zhǔn)。返回(fǎnhuí)第五十四頁，共七十五頁。2006年54編輯ppt*6.4.6壓控振蕩器壓控振蕩器（VoltageControlledOscillator，簡稱VCO）是一種頻率可控的振蕩器，其振蕩頻率隨輸入控制電壓的變化(biànhuà)而改變。1、施密特觸發(fā)器型2、電容交叉充、放電型3、定時器型返回(fǎnhuí)第五十五頁，共七十五頁。2006年55編輯ppt為數(shù)字—模擬混合集成電路?？僧a(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩，內(nèi)部有3個5KΩ的電阻分壓器，故稱555。在波形的產(chǎn)生與變換(biànhuàn)、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。6.5555定時器及其應(yīng)用(yìngyòng)返回(fǎnhuí)第五十六頁，共七十五頁。2006年56編輯ppt各公司生產(chǎn)的555定時器的邏輯(luójí)功能與外引線排列都完全相同。

雙極型產(chǎn)品CMOS產(chǎn)品單555型號的最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號的最后幾位數(shù)碼5567556優(yōu)點驅(qū)動能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍5~16V3~18V負載電流可達200mA可達4mA返回(fǎnhuí)第五十七頁，共七十五頁。2006年57編輯ppt6.5.1555定時器電路結(jié)構(gòu)(jiégòu)與功能1.電路(diànlù)組成圖6-28555定時器(a)原理圖(b)外引線(yǐnxiàn)排列圖電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管T緩沖器返回第五十八頁，共七十五頁。2006年58編輯ppt（1）電阻分壓器由3個5kΩ的電阻R組成，為電壓(diànyā)比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。返回(fǎnhuí)第五十九頁，共七十五頁。2006年59編輯ppt（2）電壓比較器

C1和C2。當(dāng)U＋＞U－時，

UC輸出(shūchū)高電平，反之則輸出(shūchū)低電平。

返回(fǎnhuí)第六十頁，共七十五頁。2006年60編輯ppt

CO為控制電壓輸入端。當(dāng)CO懸空時，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。當(dāng)CO＝UCO時，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO

返回(fǎnhuí)第六十一頁，共七十五頁。2006年61編輯ppt

TH稱為高觸發(fā)端，TR稱為低觸發(fā)端。返回(fǎnhuí)第六十二頁，共七十五頁。2006年62編輯ppt（3）基本RS觸發(fā)器其置0和置1端為低電平有效(yǒuxiào)觸發(fā)。R是低電平有效的復(fù)位輸入端。正常工作時，必須使R處于高電平。返回(fǎnhuí)第六十三頁，共七十五頁。2006年63編輯ppt（4）

放電管T

T是集電極開路的三極管。相當(dāng)于一個受控電子開關(guān)(kāiguān)。

輸出為0時，T導(dǎo)通，輸出為1時，T截止。返回(fǎnhuí)第六十四頁，共七十五頁。2006年64編輯ppt（5）緩沖器緩沖器由G3和G4構(gòu)成，用于提高電路的負載(fùzài)能力。返回(fǎnhuí)第六十五頁，共七十五頁。2006年65編輯ppt

2.工作(gōngzuò)原理

TH接至反相輸入端，當(dāng)TH＞UR1時，UC1輸出低電平，使觸發(fā)器置0，故稱為(chēnɡwéi)高觸發(fā)端（有效時置0）；

TR接至同相輸入端，當(dāng)TR＜UR2時，UC2輸出低電平，使觸發(fā)器置1，故稱為(chēnɡwéi)低觸發(fā)端（有效時置1）。

表6.5.2555定時器的功能表返回第六十六頁，共七十五頁。2006年66編輯ppt6.5.2555定時器的應(yīng)用(yìngyòng)舉例1.構(gòu)成(gòuchéng)施密特觸發(fā)器思考(sīkǎo)：施密特觸發(fā)器的特點？回差特性：上升過程和下降過程有不同的轉(zhuǎn)換電平VT＋和VT－。

如何與555定時器發(fā)生聯(lián)系？

內(nèi)部比較器有兩個不同的基準(zhǔn)電壓VR1和VR2。返回第六十七頁，共七十五頁。2006年67編輯ppt圖6.5.2555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（a）電路(diànlù)（b）工作波形如果在UIC加上控制電壓，則可以改變(gǎibiàn)電路的VT+和VT－。返回(fǎnhuí)第六十八頁，共七十五頁。2006年68編輯ppt2.構(gòu)成(gòuchéng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）得到負脈沖外觸發(fā)：使高觸發(fā)置0端TH有效(yǒuxiào)→暫穩(wěn)態(tài)0自動返回：通過電容C的充放電使低觸發(fā)置1端TR有效→穩(wěn)態(tài)1

思路(sīlù)：外觸發(fā)→自動返回

（2）得到正脈沖外觸發(fā)：使低觸發(fā)置1端TR有效→暫穩(wěn)態(tài)1

自動返回：通過電容C的充放電使高觸發(fā)置0端TH有效→穩(wěn)態(tài)0返回第六十九頁，共七十五頁。2006年69編輯ppt圖6-30555定時器構(gòu)成(gòuchéng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（a）電路（b）工作波形工作(gōngzuò)原理：穩(wěn)態(tài)為0低觸發(fā)(chùfā)有效置1T截止，C充電自動高觸發(fā)返0提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的濾波電容輸出脈沖的寬度tw≈1.1RC。當(dāng)觸發(fā)脈沖uI為高電平時，VCC通過R對C充電，當(dāng)TH=uC≥2/3VCC時，高觸發(fā)端TH有效置0；此時，放電管導(dǎo)通，C放電，TH=uC=0。穩(wěn)態(tài)為0狀態(tài)。此時放電管T截止，VCC通過R對C充電。當(dāng)TH=uC≥2/3VCC時，使高觸發(fā)端TH有效，置0狀態(tài)，電路自動返回穩(wěn)態(tài)，此時放電管T導(dǎo)通。電路返回穩(wěn)態(tài)后，C通過導(dǎo)通的放電管T放電，使電路迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)。第七十頁，共七十五頁。2006年70編輯ppt