數(shù)電-第8章-脈沖信號產(chǎn)生與整形

第8章脈沖信號的產(chǎn)生與整形多諧振蕩器能直接產(chǎn)生脈沖信號施密特觸發(fā)器能對已有信號進(jìn)行變換與整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可用于脈沖信號的定時(shí)、延時(shí)

555定時(shí)器8.1555集成定時(shí)器

555集成定時(shí)器是一種將模擬和數(shù)字電路集成于一體的電子器件,通過外加少量的阻容元件,能構(gòu)成多種用途的電路。8.1.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1.分壓器2.比較器3.RS鎖存器4.三極管放電開關(guān)5.輸出緩沖器組成：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQOUT5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD8.1.2定時(shí)器的邏輯功能1）Vi1>2/3VCC

Vi2>1/3VCCVo=02）Vi1<2/3VCC

Vi2<1/3VCCVo=13）Vi1<2/3VCC

Vi2>1/3VCCVo不變當(dāng)RD=1時(shí)：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ

5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD*Q的高低確定TD管是否導(dǎo)通。THTRUc1Uc2

Vo

TD

>2/3VCC>1/3VCC010導(dǎo)通<2/3VCC<1/3VCC101截止<2/3VCC>1/3VCC11保持保持>2/3VCC<1/3VCC000導(dǎo)通

555為Bipolar定時(shí)器

7555為CMOS定時(shí)器

556為雙555定時(shí)器

7556為雙7555定時(shí)器555/7555的特點(diǎn)（以Philips公司的為例）SE555ICM7555電源電壓范圍+4.5V~+18V+3V~+16V灌電流/拉電流200mA/200mA3.2mA/1mA定時(shí)范圍microseconds~hoursmicroseconds~hours工作頻率500kHz500kHz8.2施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器邏輯符號及電壓傳輸特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo特點(diǎn)：1）具有滯回電壓傳輸特性2）具有陡峭的轉(zhuǎn)折區(qū)○8.2.1用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器1.電路組成8462153555VCCVoViVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD2.工作原理1)當(dāng)Vi<1/3VCC時(shí),VO=VOH;2)當(dāng)1/3VCC<Vi<2/3VCC時(shí),VO保持,VO=VOH;3)當(dāng)Vi>2/3VCC時(shí),VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCΔVT=VT+－VT-=1/3VCC如果在5腳與8腳之間接一個(gè)5k電阻，

ΔVT

=？8.2.2集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器有多個(gè)品種，一般TTL集成施密特觸發(fā)器的上觸發(fā)電平約在1.7V左右，下觸發(fā)電平約在0.9V左右；CMOS集成施密特觸發(fā)器的上、下觸發(fā)電平和電源電壓有關(guān)。7413、7414、74132CD401068.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.波形變換ViVo帶反相器VitVOtVT+VT-00可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為同頻率的矩形脈沖.2.脈沖整形ViVo

帶反相器VitVOtVT+VT-00可以適當(dāng)調(diào)節(jié)施密特觸發(fā)器的回差電壓,得到整齊的矩形脈沖.3.幅度鑒別ViVo

帶反相器VitVOtVT+VT-00可以通過調(diào)整電路的VT+和VT-,將輸入信號中幅度超過VT+的脈沖選出,幅度較小的脈沖消除,所以具有幅度鑒別能力.8.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn):電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),一個(gè)暫穩(wěn)定狀態(tài).在沒有外界觸發(fā)信號作用時(shí),電路處于穩(wěn)定狀態(tài);在外界信號作用下,電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換為暫穩(wěn)態(tài),經(jīng)過一段時(shí)間,電路自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài).單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器常用于脈沖的整形、定時(shí)和延時(shí)。VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ1)當(dāng)Vi為高電平１并穩(wěn)定一段時(shí)間后，Q端一定為1(Q為0);(為什么)2)當(dāng)Vi來一個(gè)較短的負(fù)脈沖后,Q端改變狀態(tài),并經(jīng)過一段時(shí)間后(這時(shí)Vi已返回1),Q自動(dòng)返回到1)的狀態(tài).8.3.1由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的負(fù)脈沖寬度要小于tw

tw≈1.1RCVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ如果在5腳與1腳之間接一個(gè)10k電阻，

輸出波形發(fā)生什么變化？8.3.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脈沖寬度應(yīng)大于twtw=RCln(VDD/VT-)VDD8.3.3集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有多個(gè)品種,包括TTL電路和CMOS電路.74LS121、74LS123CD4098、CD4528、CD45381&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表A1A2BQQ0×101×0101××00111×01111110××0例:74121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC兩種連接方法：tw≈0.7RextCext內(nèi)部有2K電阻74121為不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：BQTWTW74123為可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：BQTWTW單穩(wěn)態(tài)1單穩(wěn)態(tài)2ABRESET8.3.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.脈沖整形ViV0tt001&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脈沖的延時(shí)1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脈沖的定時(shí)1&≥1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一個(gè)測頻的例子時(shí)域波形頻域波形時(shí)域波形頻域波形SNR=10dB時(shí)域波形頻域波形SNR=0dB8.4多諧振蕩器能自行產(chǎn)生具有一定頻率和一定脈寬的矩形脈沖的電路多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài),有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài).7.4.1用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln2T1R1+R2q=

T=R1+2R2Q=0,TD截止,VCC→R1→R2→C充電,TH電位逐漸升高;2)當(dāng)TH(TR)略大于2/3VCC,Q由0變1,TD導(dǎo)通,C→R2→TD放電.TH電位逐漸降低,當(dāng)降至1/3VCC,回到1).①555構(gòu)成振蕩器電路簡單,頻率易于調(diào)節(jié)靈敏度較高;②上述電路占空比q=T1/T衡大于0.5,調(diào)節(jié)不方便.③555構(gòu)成振蕩器頻率振蕩低(一般不超過幾百Hz),且頻率穩(wěn)定度不高.8.4.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器VCVoCRVCt0VOt0VT+VT-T1T2T=T1+T2=RCLnVOH-VT-VOH-VT++RCLn0-VT+0-VT-8.4.3石英晶體多諧振蕩器

石英晶體多諧振蕩器的主要特點(diǎn)為頻率穩(wěn)定高.其振蕩頻率由石英晶體的固有振蕩頻率決定.11G1G2RffoVoC2C1電感性電容性電