第7章-脈沖波形的產(chǎn)生與整形

7.3

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

7.1

概述7.2

555定時器及其應(yīng)用第7章脈沖波形的產(chǎn)生與整形7.4

石英晶體振蕩器7.1概述1.脈沖波(1)脈沖波：一種間斷的持續(xù)時間極短的突然發(fā)生的電信號。

常見的脈沖波形(2)本章研究的脈沖波實際上是矩形波。獲得矩形脈沖的方法：①用脈沖產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生；②用整形電路對已有的信號進行整形獲得。7.1.1脈沖產(chǎn)生電路和整形電路2.脈沖產(chǎn)生電路：能夠直接產(chǎn)生矩形脈沖(方波)的電路。組成：開關(guān)元件和惰性電路。

(1)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路

(如基本RS觸發(fā)器)(2)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路(3)多諧振蕩電路(能自激產(chǎn)生波形)典型電路：雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和多諧振蕩電路。施密特觸發(fā)器的特點：(1)能把變化非常緩慢的輸入波形→矩形脈沖；(2)有兩個觸發(fā)電平，故它屬于電平觸發(fā)的雙穩(wěn)態(tài)電路。

3.脈沖整形電路：能將其它信號變換成矩形脈沖的電路。典型電路：施密特觸發(fā)器7.1.2脈沖電路的基本分析方法—暫態(tài)法常用RC開關(guān)電路的暫態(tài)過程實現(xiàn)脈沖電路。1.一階電路的暫態(tài)過程(1)暫態(tài)的開始：開關(guān)轉(zhuǎn)換的瞬間。電容器電壓不能突變，此時滿足：UC(0+)=UC(0-)。(2)暫態(tài)的結(jié)束(穩(wěn)態(tài)的開始)

理論上t=∞結(jié)束(實際近似認(rèn)為：t=4τ

，τ=RC)。此時認(rèn)為電容器開路。2.一階電路的三要素法直流一階電路的電流(或電壓)：如是電壓，則如U(t)=UT，則對應(yīng)的時間7.2555定時器組成的脈沖產(chǎn)生電路和整形電路7.2.1555定時器的組成與功能電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發(fā)器放電管有3個5KΩ電阻,故稱555定時器(1)電阻分壓器

①輸入端UCO懸空，則由3個5KΩ電阻組成，為C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。②UCO外接固定電壓，則1.電路組成(2)電壓比較器C1、C2①輸入端

TH：高觸發(fā)端(閾值輸入)TR：低觸發(fā)端(觸發(fā)輸入)②邏輯功能

U＋＞U－時，

輸出高電平；反之，輸出低電平。①輸入端R、S：低電平有效(3)基本RS觸發(fā)器②異步置0端RD

：低電平有效RD=0時，觸發(fā)器復(fù)位；平時RD處于高電平。(4)

放電管V1：集電極開路的三極管。

U0=0時，T導(dǎo)通；

U0=1時，T截止。2.工作原理功能表輸入端UCO懸空則由左表可得到書上的表7.2.1。1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.2.2555定時器的典型應(yīng)用①引腳5(UCO)懸空，功能表就是表7.2.1。②引腳4接電源(RD=1)，定時器正常工作。(1)電路連接RDU6(TH)U2(TR)UOV10111×＜

2Vcc/3＞

2Vcc/3＜2Vcc/3×＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/3010不變導(dǎo)通截止導(dǎo)通不變①靜止期：Ui>UCC/3電源剛接通，UO未知，分2種情況：(a)UO=0→V1導(dǎo)通→U6=UC=U7≈0

→UO=0，處于穩(wěn)定狀態(tài)(2)工作原理(b)UO=1→V1截止→UCC通過R向C充電，U6=UC↑→當(dāng)U6>2VCC/3時，Uo=0→V1導(dǎo)通→C通過V1迅速放電，直到U6=UC≈0→UO=0，電路進入穩(wěn)態(tài)U6(TH)U2(TR)UOV1＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變截止導(dǎo)通不變總之，此時電路一直處于Uo=0的穩(wěn)定狀態(tài)，直到Ui輸入負(fù)脈沖。

②暫穩(wěn)態(tài)(a)

Ui下降沿到達時，Ui<UCC/3,

U6=UC=0→V1截止，UO=1→UCC通過R向C充電→U6=UC↑U6(TH)U2(TR)UOV1＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變截止導(dǎo)通不變(b)Ui負(fù)脈沖消失→U2>UCC/3,U6=UC<2UCC/3→V1仍截止，C繼續(xù)充電，U6=UC繼續(xù)↑；電路維持在暫穩(wěn)態(tài)UO=1。當(dāng)U6↑到U6>2VCC/3時→UO=0(暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束),V1導(dǎo)通→C通過V1迅速放電,直到U6=UC=0→UO=0,電路進入穩(wěn)態(tài)。(3)輸出脈沖寬度TW(高電平時間)

TW是暫穩(wěn)態(tài)的時間，是UC從0充電到2UCC/3的時間。注意：Ui負(fù)脈沖時間必須小于TW，原因是：如Ui負(fù)脈沖時間>TW，當(dāng)U6=UC>2UCC/3時，仍有U2=Ui<UCC/3，此時UO=1仍處于暫穩(wěn)態(tài)。(4)單穩(wěn)觸發(fā)電路的用途①延時：將輸入信號延遲一定時間TW后輸出。②定時：產(chǎn)生一定寬度的脈沖信號。

2．多諧振蕩器①引腳5(UCO)懸空，功能表就是表7.2.1。②引腳4接電源(RD=1)，定時器正常工作。(1)電路連接RDU6(TH)U2(TR)UOV10111×＜

2Vcc/3＞

2Vcc/3＜2Vcc/3×＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/3010不變導(dǎo)通截止導(dǎo)通不變(2)工作原理U6(TH)U2(TR)UOV1＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變截止導(dǎo)通不變①預(yù)備期：電源接通時,U2=U6=UC≈0→Uo=1，V1截止→UCC通過R1、R2

給C充電→

UC↑→當(dāng)UC=UCC/3時,仍有Uo=1，電路進入暫穩(wěn)態(tài)1。U6(TH)U2(TR)UOV1＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變截止導(dǎo)通不變②暫穩(wěn)態(tài)1：UC↑到UC=UCC/3時，電路進入暫穩(wěn)態(tài)1→此時仍有UCC/3<UC<2UCC/3→仍有Uo=1，V1截止→

繼續(xù)通過R1、R2

給C充電，UC↑

當(dāng)UC略大于

2UCC/3時，Uo=0，電路進入暫穩(wěn)態(tài)2。U6(TH)U2(TR)UOV1＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變截止導(dǎo)通不變③暫穩(wěn)態(tài)2：UC略大于

2UCC/3時，進入暫穩(wěn)態(tài)2，此時Uo=0，V1導(dǎo)通→C通過R2

放電，UC↓→很快有UC<2UCC/3，但仍有UCC/3<UC<2UCC/3→仍有Uo=0，V1導(dǎo)通→

C繼續(xù)放電，UC↓

當(dāng)UC略小于

UCC/3時，Uo=1，電路進入暫穩(wěn)態(tài)1。④以后重復(fù)暫穩(wěn)態(tài)1和暫穩(wěn)態(tài)2。(3)振蕩周期T的計算

T=T1+T2

T1、T2是暫穩(wěn)態(tài)1、2的持續(xù)時間暫穩(wěn)態(tài)1：C通過R1、R2充電，從UCC/3變到2UCC/3的過程。暫穩(wěn)態(tài)2：C通過R2放電，從2UCC/3變到UCC/3的過程。(4)占空比可調(diào)的多諧振蕩器

占空比：脈沖寬度與周期之比(T1/T)。放電管截止時，C充電，充電路徑為：

UCC→R1→V1→C→地

于是T1=0.7R1C。放電管導(dǎo)通時，C放電，放電路徑為：

C→V2→R2→7端放電管→地因而T2=0.7R2C。振蕩周期占空比(5)多諧振蕩器應(yīng)用舉例(略)3.施密特觸發(fā)器①引腳5(UCO)懸空，功能表就是表7.2.1。②引腳4接電源(RD=1)，定時器正常工作。③引腳5懸空，V1導(dǎo)通截止不影響施密特觸發(fā)器工作。(1)電路連接RDU6(TH)U2(TR)UOV10111×＜

2Vcc/3＞

2Vcc/3＜2Vcc/3×＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/3010不變導(dǎo)通截止導(dǎo)通不變(2)工作原理U6(TH)U2(TR)UO＜2Vcc/3＞2Vcc/3＜2Vcc/3＜Vcc/3＞Vcc/3＞Vcc/310不變Ui上升過程：①Ui從0開始↑，開始Ui<UCC/3，故Uo=1。②當(dāng)Ui↑到

UCC/3<Ui<2UCC/3，仍有Uo=1。③當(dāng)Ui↑到

<2UCC/3時，Uo=0?？梢娚仙^程中Ui=2UCC/3時Uo發(fā)生翻轉(zhuǎn)，2UCC/3叫做上觸發(fā)電平U+。Ui下降過程：①開始時Ui>2UCC/3，故Uo=0。②當(dāng)Ui↓到

UCC/3<Ui<2UCC/3，仍有Uo=0。③當(dāng)Ui

↓到

Ui<UCC/3時，Uo=1?？梢娤陆颠^程中Ui=UCC/3時Uo發(fā)生翻轉(zhuǎn),UCC/3叫做下觸發(fā)電平U-回差：Ui上升和下降時，Uo翻轉(zhuǎn)所對應(yīng)的Ui值是不同的(分別是U+和U-)，該特性稱為回差?；夭铍妷骸鱑：△U=U+-U-

△U的大小可通過改變UCO(引腳5

)的值來調(diào)整，原因是：(2)幾個概念上觸發(fā)電平U+下觸發(fā)電平U-UCO外接固定電壓，則UR1=UCO，UR2=UCO/2

△U=U+