數(shù)字電子電路第四章

1．了解脈沖波形的特點和主要參數(shù)。2．熟悉555時基電路的邏輯功能，會用555時基電路構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。3．了解集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、集成施密特觸發(fā)器的功能和使用方法。4．會用門電路構(gòu)成多諧振蕩器和石英晶體振蕩器。脈沖信號定義：指短暫時間內(nèi)幅度發(fā)生突變的電壓或電流。a)b)c)d)e)f)常見的脈沖波形a)矩形波b)鋸齒波c)三角波d)積分波e)微分波f)梯形波脈沖波形主要參數(shù)脈沖幅度脈沖周期脈沖寬度上升時間下降時間占空比§4-1

555時基電路555時基電路外形及引腳排列a)實物圖b)引腳排列

序號符號功能①GND接地端②低電平觸發(fā)端③OUT輸出端④直接復(fù)位端⑤CO控制電壓端⑥TH高電平觸發(fā)端⑦DIS放電端⑧VCC電源端555時基電路各引腳功能一、電路組成555時基電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管緩沖器二、邏輯功能1．直接復(fù)位功能2．復(fù)位功能3．置位功能4．保持功能555時基電路可實現(xiàn)直接復(fù)位、復(fù)位、置位、保持四種功能。其控制端的優(yōu)先控制順序為：直接復(fù)位端

、低電平觸發(fā)端

、高電平觸發(fā)端TH。

555時基電路邏輯功能三、器件類型類型：TTL型和CMOS型兩類。雙時基電路外形圖和引腳排列a)實物圖b)引腳排列

項目TTLCMOS單555型號最后幾位數(shù)碼5557555雙555型號最后幾位數(shù)碼5567556優(yōu)點帶負載能力強低功耗、高輸入阻抗電源電壓范圍（V）5~163~18最大輸出電流（mA）2004TTL和CMOS時基電路的比較§4-2多諧振蕩器一、用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器1．電路組成a)電路b)工作波形實測波形2．工作過程工作波形3．振蕩周期當(dāng)電容C1充電時，電路處于第一暫穩(wěn)態(tài)，持續(xù)時間為tw1；電容C1放電時，電路處于第二暫穩(wěn)態(tài)，持續(xù)時間為tw2。tw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2C電路振蕩周期的大小為：T=tw1+tw2=0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.7(R1+2R2)C二、占空比可調(diào)的多諧振蕩器占空比可調(diào)的振蕩器持續(xù)時間為：tw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C占空比為：只要調(diào)節(jié)電位器RP，即可方便地調(diào)節(jié)占空比D。三、占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器§4-3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定義：指有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的波形變換電路。一、用555時基電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．電路組成555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路a)電路圖b)工作波形圖2．工作過程（1）穩(wěn)態(tài)（2）觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)（3）自動返回穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度為：為了保證單穩(wěn)態(tài)電路正常工作，外加觸發(fā)脈沖的幅度應(yīng)低于VCC，脈沖寬度應(yīng)小于輸出脈沖寬度。二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分類：不可重復(fù)觸發(fā)型和可重復(fù)觸發(fā)型兩種。類型不可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型符號工作波形兩種單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的比較類型不可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型特點在暫穩(wěn)態(tài)期間，輸入新的觸發(fā)脈沖對電路無影響，輸出脈沖寬度不變在暫穩(wěn)態(tài)期間輸入新的觸發(fā)脈沖可延長暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間，輸出脈沖變寬主要型號74LS221742217412174HC221741227412374LS12274LS123續(xù)表集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121a)實物圖b)引腳排列c)工作波形圖輸入輸出說明A1A2BQ0×101穩(wěn)態(tài)×0101××00111×0174LS121的邏輯功能輸入輸出說明A1A2BQ11下降沿觸發(fā)1110×上升沿觸發(fā)×0續(xù)表集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121外部元件連接方法a)使用外部電阻、下降沿觸發(fā)b)使用內(nèi)部電阻、上升沿觸發(fā)三、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用應(yīng)用：脈沖整形、定時選通和脈沖延時。1．脈沖整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的整形作用2．定時選通單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用于定時選通a）邏輯電路b）工作波形圖3．脈沖延時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的脈沖延時作用下圖所示為定時照明電路原理圖，試簡述其工作原理，并估算定時時間的調(diào)節(jié)范圍?！?-4施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器定義：一種靠輸入觸發(fā)信號維持的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。555時基電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器a)電路圖b)工作波形圖一、用555時基電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器回差電壓（滯回電壓）值為：施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性a)傳輸特性b)邏輯符號二、集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器主要有TTL和CMOS兩大類，按其功能又可分為施密特與非門和施密特反相器。74LS132引腳排列CC40106引腳排列電源電源（V）上限觸發(fā)電壓

（V）下限觸發(fā)電壓

（V）回差電壓

（V）52.2~3.60.9~2.80~1.6104.6~7.12.5~5.21.2~3.4157.8~10.84~7.41.6~5CC40106主要參數(shù)三、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用應(yīng)用：波形變換、脈沖整形、幅度鑒別等。1.波形變換施密特觸發(fā)器將正弦波變化為同周期的矩形波2．脈沖整形施密特觸發(fā)器用于脈沖整形3．幅度鑒別脈沖幅度鑒別下圖所示由施密特觸發(fā)器組成的電路具有何種功能？施密特觸發(fā)器的應(yīng)用§4-5用門電路構(gòu)成的脈沖信號電路基本工作原理：利用電容的充放電特性，當(dāng)輸入電壓達到門電路的門限電壓時，電路輸出狀態(tài)即發(fā)生變化。一、多諧振蕩器1．環(huán)形多諧振蕩器RC環(huán)形多諧振蕩器電路圖RC環(huán)形多諧振蕩器工作波形圖2．RC耦合多諧振蕩器對稱多諧振蕩器a)電路結(jié)構(gòu)b)邏輯符號正反饋過程：多諧振蕩器電容的充放電a)C1充電、C2放電b)C1放電、C2充電RC耦合對稱多諧振蕩器工作波形圖3．石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器圖形

a)實物圖b)結(jié)構(gòu)c)電氣符號石英晶體的等效電路和頻率特性a)等效電路b)頻率特性串聯(lián)型石英晶體多諧振蕩器并聯(lián)型石英晶體多諧振蕩器二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1．微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器TTL微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路圖TTL微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖TTL微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路工作過程如下：（1）穩(wěn)態(tài)（t1之前）（2）觸發(fā)翻轉(zhuǎn)（t=t1時刻）正反饋過程：（3）暫穩(wěn)態(tài)（t1<t<t2）（4）自動翻轉(zhuǎn)（t=t2時刻）正反饋過程：（5）恢復(fù)過程2．積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器TTL積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器a)電路圖b)工作波形圖TTL積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路工作過程如下：（1）穩(wěn)態(tài)（2）觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)（t=t1時刻）（3）自動返回穩(wěn)態(tài)（t1<t≤t2時刻）輸出脈沖寬度為

：上述積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器要求觸發(fā)脈沖寬度應(yīng)大于輸出脈沖寬度。三、用門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器用門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器a）電路圖b）工作波形圖5多諧振蕩器的仿真實驗與安裝調(diào)試一、實訓(xùn)目的1．會應(yīng)用Multisim軟件進行多諧振蕩器仿真實驗。2．掌握使用555時基電路構(gòu)成多諧振蕩器的方法。二、實訓(xùn)器材1．安裝有Multisim仿真軟件的計算機。2．雙蹤示波器。3．?dāng)?shù)字頻率計。4．5V直流電源。5．實驗元器件型號、規(guī)格。代號名稱規(guī)格代號名稱規(guī)格R1、R2電阻器2×4.7kΩ

C2電容器10μFRP1、RP2電位器2×100kΩ

VD1、VD2二極管2×1N4001C0電容器0.01μFU時基電路NE555C1電容器0.1μF插座8腳三、實訓(xùn)內(nèi)容1．仿真實驗（1）用Multisim軟件搭接多諧振蕩器電路多諧振蕩器電路（2）按下仿真開關(guān)，觀察示波器顯示的輸出波形。示波器輸出波形（3）調(diào)節(jié)RP1、RP2使脈沖波形對稱，用測量標(biāo)尺測量一周期內(nèi)低電平持續(xù)時間tw1=________；高電平持續(xù)時間tw2=________。2．實物電路安裝調(diào)試（1）按圖在實驗箱中搭接電路。（2）通電后，用雙蹤示波器觀察和的波形，并測頻率。（3）調(diào)定RP1后測定頻率為_________。（4）調(diào)定RP1后，再調(diào)節(jié)RP2使輸出脈沖對稱，注意觀察頻率有無變化。6用555時基電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器一、實訓(xùn)目的1．熟悉施密特觸發(fā)器的電路特點和邏輯功能。2．會用555時基電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器。3．會用示波器觀測施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性。二、實訓(xùn)電路施密特觸發(fā)器波形變換圖和電壓傳輸特性a）波形變換b）電壓傳輸特性示波器實測波形三、實訓(xùn)器材1．直流電源。2．音頻信號源。3．雙蹤示波器。4．實驗元器件型號、規(guī)格。代號名稱規(guī)格代號名稱規(guī)格IC時基電路NE555VD二極管2CK13R電阻器30k插座8腳C電容器元器件明細表四、實訓(xùn)內(nèi)容1．按圖“施密特觸發(fā)器”所示連接實驗電路。2．接通電源，輸入1kHz交流信號，并逐漸加大信號幅度，用示波器觀測輸入、輸出信號波形。3．用示波器觀測電壓傳輸特性，并畫出電壓傳輸特性曲線。4．計算回差電壓

值為_____V，實測值為_____V。7環(huán)形振蕩器的仿真實驗與安裝調(diào)試一、實訓(xùn)目的1．會用Multisim軟件進行環(huán)形振蕩器的仿真。2．掌握用與非門構(gòu)成的環(huán)形振蕩器的工作原理和安裝調(diào)試。二、實訓(xùn)電路用非門構(gòu)成的環(huán)形震蕩器的測試電路三、實訓(xùn)器材1．安裝有Multisim仿真軟件的計算機。2．雙蹤示波器3．?dāng)?shù)字頻率計4．12V直流電源5．實驗元器件型號、規(guī)格。代號名稱規(guī)格代號名稱規(guī)格R1、R3電阻器1kΩVT三極管9013R2電阻器300ΩLED發(fā)光二極管紅色RP電位器100kΩ

G非門CD4069C電容器0.1μF插座14腳四、實訓(xùn)內(nèi)容1．仿真實驗環(huán)形震蕩器的電路圖（1）進入Multisim，根據(jù)環(huán)形振蕩器原理圖，從元件庫中選擇對象，在圖形編輯窗口