电工电子技术：第35讲 波形产生和变换

1、第六章 波形产生和变换,概述：,在数字电路中，常常需要各种宽度和幅度、 且边沿陡峭的脉冲信号。获得脉冲信号的方法通常有 两种：一是由多谐振荡器产生；二是将其它非脉冲信 号经整形变成脉冲信号。这里介绍由555定时器构 成的脉冲产生和整形电路。,555定时器,电路结构,555定时器由5部分组成：,1.基本RS触发器,2.比较器A1和A2,3.分压器有三个5K 电阻串联组成，使 U1 =2 VCC /3 U2 = VCC /3,4.开关管T,5.输出缓冲器G1： 其作用就是提高 定时器的带负载 能力和隔离负载 对定时器的影响。,结构,（1）4脚为复位输入端（ RD ），当RD为低电平时，不管其他输入

2、端的状态如何，输出uo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。 （2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。工作中不使用该端时，一般通过一个0.01F的电容接地，以旁路高频干扰。 （3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。,555工作原理,62 用555定时器构成的多谐振荡器,多谐振荡器能产生矩形脉冲波的自激振荡器。,一 用555定时器构成的多谐振荡器,1. 电路组成及工作原理,2. 振荡频率的估算,（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）,（2） 电容放电时间T

3、2,（3）电路振荡周期T,T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,（4）电路振荡频率f,（5）输出波形占空比q,二 占空比可调的多谐振荡器电路,可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C,占空比：,三多谐振荡器应用实例,简易温控报警器,63 单稳态触发器和施密特触发器,单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。,1. 电路组成及工作原理,1）当vI=1时，电路工作在稳定 状态，即vO=0，vC=0。,（2）vI下降沿触发, 当vI下降 沿到达时，vO由0跳变为1， 电路由稳态转入暂稳态。,在暂稳态期间，三极管T截

4、止，VCC经R向C充电。时间常数1=RC， vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。,（4）自动返回（暂稳态结束）时间 当vC上升至2/3VCC时，vO由1跳变0，三极管T由截止转为饱和导通， 电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。,（3）暂稳态的维持时间,（5）恢复过程,当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的放电三极管 T放电，时间常数 2=RCESC，经过（35）2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。,3 单稳态触发器的应用,1). 延时与定时 （1）延时,图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。,（2）定时,当v/O=1时

5、，与门打开， vO= vF。当v/O=0时， 与门关闭，vO为低电平。 显然与门打开的时间是 恒定不变的，就是单稳 输出脉冲v/O的宽度tW。,2). 整形,单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。 vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。,3). 触摸定时控制开关,555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。 该触摸开关可用于夜间定时 照明，定时

6、时间可由RC参数调节。,施密特触发器,施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变 化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。,一. 用555定时器构成的施密特触发器,1. 电路组成及工作原理,2. 电压滞回特性和主要参数,（1）电压滞回特性,（a）上限阈值电压VT+vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。 （b）下限阈值电压VT vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。VT=1 /3VCC。 （3）回差电压VT VT= VT+VT=1 /3VCC,（2）主要静态参数,二 集成施密特触发器,1.

7、TTL集成施密特触发器74LS14,2. CMOS集成施密特触发器CC40106,三 施密特触发器的应用举例,1. 用作接口电路将缓慢 变化的输入信号，转换成为 符合TTL系统要求的脉冲波形。,2. 整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。,3. 脉冲鉴幅从一系列幅度不同的脉冲信号中，选 出那些幅度大于VT+的输入脉冲。,作业,6.3.1 6.3.2,4.6.10 4.6.14,安民告示,1. 考试时间 学校统一安排, 见考表,2. 考前答疑: 考试前两天,全天答疑,上午9：3012 下午：1 4：30,也许有变化，请课代表提前再联系,3.答疑地点：主北112房间,考试题型：,计算题、设计

8、题、分析题,期末考试分值安排：,模拟部分占65%；数字部分占35%,补考试卷范围：全学期的内容，包括期中已考过的内容！,复习要求：,1、了解二极管的工作，会判断二极管导通与截止状态，会画波形。 2、了解稳压管的工作原理，会分析稳压电路 3、掌握晶体三极管的工作原理，特性曲线，会判断三种工作状态，会画小信号模型。 4、掌握分立元件放大电路（双极型晶体管）的组成原理，直流通路、交流通路，微变等效电路，静态参数的计算，动态参数的计算。,5、了解运算放大器的组成，电压传输特性，理想运放的条件及分析要领. 6、熟练掌握集成运放在模拟信号运算方面应用（比例、加、减、积分、微分），会计算较复杂电路。 7、会判断反馈电路的类型，了解负反馈对放大电路性能的影响。 8、掌握正弦波振荡电路的工作原理及组成，掌握振荡条件及起振条件，会判断振荡电路能否起振。掌握RC、LC震荡电路及振荡频率的计算。,9、掌握桥式整流电路的计算。掌握串联型稳压电路原理及输出电压的计算。 10、掌握组合逻辑电