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第六章概述一、矩形脈沖基本特征1.矩形脈沖二值性矩形脈沖二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)高、低電平1、02.矩形脈沖特征參數(shù)TT—脈沖周期UmUm—脈沖幅度0.5UmtWtW
—脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr
—上升時(shí)間tftf
—下降時(shí)間數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第1頁(yè)3.取得脈沖方法:1)自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。由多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)555定時(shí)器是組成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單實(shí)用器件。2)將已經(jīng)有波形(正弦波、鋸齒波等)整形為矩形脈沖。由施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第2頁(yè)二、555定時(shí)器1.電路組成分壓器比較器RS觸發(fā)器輸出緩沖晶體管開關(guān)+VCCuOTD5
k
5
k
5
k
83165724&&1uD控制電壓輸入端CO高觸發(fā)端TH電源端直接置0端輸出端放電端DIS低觸發(fā)端TR接地端GND數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第3頁(yè)2.基本功效+VCCuOTD5
k
5
k
5
k
83165724&&1uDCOTHTR
0UOL飽和導(dǎo)通>2VCC/3
111UOL>VCC/3
飽和導(dǎo)通<2VCC/3
>VCC/3
不變不變<2VCC/3<VCC/3
UOH截止0
1
1
0UTHuoTD狀態(tài)UR數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第4頁(yè)3.555定時(shí)器外引腳和性能55512348765電源電壓輸出高電平帶拉/灌電流負(fù)載能力雙極型(TTL)4.5
16V≥90%VCC200mA單極型(CMOS)3
18V≥95%VDD拉電流1mA灌電流3.2mA數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第5頁(yè)6.1施密特觸發(fā)器(SchmittTrigger)6.1.1用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器一、普通反相器和施密特反相器比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL:1.4VCMOS施密特反相器AYuAUT+UT–上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓:數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第6頁(yè)二、電路組成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理011010UCO外加UCO時(shí),可改變閾值和回差電壓+VDDuO2uI上升時(shí)與2VCC/3比uI下降時(shí)與VCC/3比OuIuOUOHUOL數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第7頁(yè)三、滯回特征及主要參數(shù)1.滯回特征UT–OuIuOUOHUOLUT+uI增大時(shí)與上限閾值比特點(diǎn):uI減小時(shí)與下限閾值比上限閾值電壓2.主要靜態(tài)參數(shù)回差電壓下限閾值電壓回差電壓
UT=UT+–UT–數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第8頁(yè)OuO/Vt[例]試對(duì)應(yīng)輸入波形畫出下列圖中輸出波形。184355557+12V0.01
FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解:UT+=2/3VCC=8VUT-
=1/3VCC=4V所以可畫出輸出波形為電路組成反相輸出施密特觸發(fā)器數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第9頁(yè)6.1.3施密特觸發(fā)器應(yīng)用舉例一、接口與整形1.接口MOS或CMOS1把緩變輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL系統(tǒng)要求脈沖正弦波振蕩器12.整形輸入輸出UT+UT–數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第10頁(yè)二、閾值探測(cè)、脈沖展寬1.閾值探測(cè)輸入U(xiǎn)T–UT+輸出2.脈沖展寬CAuOuIuAuIuAuOUT+UT–數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第11頁(yè)6.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn):1.只有兩種狀態(tài):穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài);2.外來觸發(fā)(窄)脈沖使:穩(wěn)態(tài)
暫穩(wěn)態(tài)
穩(wěn)態(tài);3.暫穩(wěn)態(tài)連續(xù)時(shí)間僅取決于電路參數(shù),
與觸發(fā)脈沖無關(guān)。用途;定時(shí):產(chǎn)生一定寬度方波。延時(shí):將輸入信號(hào)延遲一定時(shí)間后輸出。整形:把不規(guī)則波形變?yōu)閷挾?、幅度都相等脈沖。數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第12頁(yè)6.2.1用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路組成+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI與
VCC/3比較uC與2VCC/3比較62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–uIVCC0uC02VCC/3VCCuOtw數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第13頁(yè)二、工作原理、工作波形與參數(shù)估算1.穩(wěn)定狀態(tài)
接通電源后VCC經(jīng)R向C充電,使uC
上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC該電路觸發(fā)信號(hào)為負(fù)脈沖,不加觸發(fā)信號(hào)時(shí),uI=
UIH(應(yīng)
>
1/3
VCC)。
當(dāng)uC
≥2/3VCC時(shí),滿足TR=uI>1/3VCC,TH=uI≥2/3VCC,所以u(píng)O為低電平,V導(dǎo)通,電容C經(jīng)放電管V快速放電完成,uC
0V。這時(shí)TR=UIH>1/3VCC,TH=uC
0<2/3VCC,uO保持低電平不變。所以,穩(wěn)態(tài)時(shí)
uC
0V,uO為低電平。充電工作原理
導(dǎo)通放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第14頁(yè)2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)
二、工作原理、工作波形與參數(shù)估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC
當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>
(應(yīng)<1/3VCC)時(shí),使
TR=UIL<1/3VCC而TH=uC
0V<2/3VCC,所以u(píng)O躍變?yōu)楦唠娖剑M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài),這時(shí)放電管V截止,VCC又經(jīng)R向C充電,uC
上升。UILUOH充電數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第15頁(yè)3.自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)
(二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)
UIHUOL
TH≥2/3VCC放電V
當(dāng)輸入uI由高電平躍變?yōu)榈碗娖?/p>
(應(yīng)<1/3VCC)時(shí),使
TR=UIL<1/3VCC而TH=uC
0V<2/3VCC,所以u(píng)O躍變
為高電平,進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài),這時(shí)放電管V截止,VCC又經(jīng)R向C充電,uC
上升。這時(shí)uI必須已恢復(fù)為高電平
當(dāng)uC
上升到uC
≥2/3VCC時(shí),
TH
=
uC
≥2/3
VCC,而TR=uI=
UIH(>1/3VCC),所以u(píng)O重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時(shí),放電管導(dǎo)通,C
經(jīng)V快速放電uC
0V,放電完成后,電路返回穩(wěn)態(tài)。該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器,且要求輸入脈寬tWI小于輸出脈寬tWO。數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第16頁(yè)[例]用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時(shí)時(shí)間為1s正脈沖,R=27k
,試確定定時(shí)元件
C取值。
(二)工作原理、工作波形與參數(shù)估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC輸出脈沖寬度tW即為暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間,主要取決于充放電元件R、C。解:因?yàn)?/p>
tWO
1.1RC故可取標(biāo)稱值
33
F。估算公式tWO
1.1RC數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第17頁(yè)6.2.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例一、延時(shí)與定時(shí)1.延時(shí)1uIu
O&uOuFuIu
OtW2.定時(shí)選通uFuO二、整形uIuO數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第18頁(yè)6.2.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例走廊定時(shí)燈數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第19頁(yè)6.3多諧振蕩器AstableMultivibrator6.3.1555定時(shí)器組成多諧振蕩器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC
uCtUOH
uOtUOL一、電路組成和工作原理62784153555R1C1+R2C2+VCC數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第20頁(yè)二、振蕩頻率估算和占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCC(1)C充電時(shí)間tw1uC(0)=VCC
/
3,uC(
)
=
VCC充電時(shí)間常數(shù)
1=(R1+R2)C(2)C放電時(shí)間tw2放電時(shí)間常數(shù)
2=R2C1.振蕩頻率估算uC(0)=2VCC
/
3,uC(
)
=
0數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第21頁(yè)(3)
振蕩頻率f
uCtUOH
uOtUOLtw1tw2Ttw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2CT=0.7(R1+2R2)C振蕩周期:振蕩頻率:占空比:數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第22頁(yè)2.占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C頻率固定數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第23頁(yè)模擬聲響電路uO2uo1uo26.1.3多諧振蕩器應(yīng)用舉例10
F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k
100k
10k
150k
10k
8
R2R3R4R5C2C3C5+5V0.01
F0.01
F100
FuO1C40.01
F+數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第24頁(yè)第六章
小結(jié)一、555定時(shí)器是一個(gè)多用途集成電路。只需外接少許阻容元件便可組成各種脈沖產(chǎn)生、整形電路,如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。55512348765雙極型(TTL)電源:4.5
16V單極型(CMOS)電源:3
18V帶負(fù)載能力強(qiáng)數(shù)字電子技術(shù)脈沖產(chǎn)生和整形電路第25頁(yè)二、施密特觸發(fā)器是一個(gè)脈沖整形電路
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