波形的产生与变换电路

1、 课程的基本描述课程的基本描述 课程名称：课程名称：数字电路综合设计数字电路综合设计Comprehensive design of digital circuit 课程编号：课程编号：040115HI06 课程性质：课程性质：学科、专业基础学科、专业基础适用专业：适用专业：计算机科学与技术计算机科学与技术 参考教材：参考教材： 理论理论叶挺秀叶挺秀. 电工电子学电工电子学. 第四版第四版. 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2014年年 毛法尧毛法尧. 数字逻辑（第二版）北京：高等教育出版社，数字逻辑（第二版）北京：高等教育出版社，2008年年 实验实验 总总 学学 时：时：32学时

2、学时理论学时：理论学时：12学时学时 实验学时：实验学时：无无上机学时：上机学时：无无 翻转、案例翻转、案例 实践、创新实践、创新 实践：实践：20学时学时 学学 分：分：2学分学分开课学期：开课学期：第三学期第三学期 前导课程：前导课程：数字电路及逻辑数字电路及逻辑 后续课程：后续课程：计算机组成原理、数据结构、微机接口技术、数字系统设计计算机组成原理、数据结构、微机接口技术、数字系统设计 正弦波和非正弦波常常作为信号源，被广泛地应用于 无线电通信、自动测量及自动控制等系统中。电子技术 实验中使用的低频信号发生器就是一种正弦波振荡电路， 大功率的正弦波振荡电路还可以直接为工业生产提供能 源。

3、 6.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 6.2 多谐振荡器多谐振荡器 6.3 单稳态触发器和施密特触发器单稳态触发器和施密特触发器 6.1.1 正弦波振荡器的基本原理 一、自激振荡的条件一、自激振荡的条件 i U O U f U F 开关合在 “1”： iO UAU u 开关合在 “2” ： fO UAU u if UU 如果：如果： 正弦波振荡电路是用来产生一定频率和幅度的正弦 波信号的电路，电路中只有直流源而没有外接信号源。 其频率范围很广，可以从零点几Hz到几百MHz以上， 其输出功率可以从几mW到几十mW。 6.1 正弦波振荡电路正弦波振荡电路 由此知放大电路产生自激振荡的条件是：由此

4、知放大电路产生自激振荡的条件是： if UU 即：即： iiof UUFAUFU 1 AF 1 AF 幅度平衡条件幅度平衡条件 相位平衡条件相位平衡条件 二、正弦波振荡器的起振过程二、正弦波振荡器的起振过程 1 AF n FA 2 起振条件：起振条件： 合闸后：合闸后： 信号信号小小大大平衡平衡 1 AF1 AF ), 2, 1, 0(2 FA nn 三、正弦波振荡电路的组成与分类三、正弦波振荡电路的组成与分类 放大电路放大电路 选频网络选频网络 正反馈网络正反馈网络 稳幅环节稳幅环节 确定确定 f0 合二为一合二为一 使输出幅值稳定使输出幅值稳定 使使 fi XX 1 1、正弦波振荡电路的组

5、成、正弦波振荡电路的组成 根据根据选频网络选频网络所用元件分类：所用元件分类： RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 石英晶体正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路 f0 1MHz f0 很稳定很稳定 2、正弦波振荡电路的分类、正弦波振荡电路的分类 三、正弦波振荡电路的组成与分类三、正弦波振荡电路的组成与分类 四、正弦波振荡电路的分析步骤四、正弦波振荡电路的分析步骤 1. 检查电路的结构和组成检查电路的结构和组成 ： （2）检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路）检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路 正常工作；正常工作； （1）检查电路是否包含四个组成部分

6、，即放大电路、）检查电路是否包含四个组成部分，即放大电路、 选频网络、正反馈网络和稳幅环节；选频网络、正反馈网络和稳幅环节； （3）检查电路中的反馈信号取自什么地方，加在什）检查电路中的反馈信号取自什么地方，加在什 么位置以及反馈信号的极性。么位置以及反馈信号的极性。 四、正弦波振荡电路的分析步骤四、正弦波振荡电路的分析步骤 2. 判断电路是否满足自激振荡的条件判断电路是否满足自激振荡的条件 ： （2）幅值条件）幅值条件 1 FA （1）相位条件）相位条件 瞬时极性法瞬时极性法：断开反馈，：断开反馈， i U 加频率为加频率为 f0 的信号的信号 ， f U i U 判断判断 与与 的极性，的

7、极性，若相同，则满足相位条件。若相同，则满足相位条件。 i U o U F A f U 四、正弦波振荡电路的分析步骤四、正弦波振荡电路的分析步骤 3. 振荡频率的估算振荡频率的估算 n FA 2 计算计算 时的频率，即为振荡频率时的频率，即为振荡频率 f0 。 振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率由相位平衡条件决定。 写出写出 AF 表达式；表达式； . . 1、文氏电桥（、文氏电桥（RC串并联）振荡器串并联）振荡器 1）RC串并联网络的选频特性串并联网络的选频特性 )/1( 111 CjRZ 22 2 222 1 /1/( CRj R CjRZ ） 21 2 i f ZZ Z U U F 1

8、2 21 1 2 2 1 1 1 1 CR CRj C C R R RRR 21 CCC 21 RC RCj F 1 3 1 o o 3 1 j RC 1 o 2 o o 2 3 1 F 3 arctan o o f 幅频特性：幅频特性： 相频特性：相频特性： 当当= =o o时，电路达到谐振，时，电路达到谐振， 电路呈电路呈“电阻性电阻性”，此时，此时 3 1 F 0 f RC f 2 1 o 幅值最大幅值最大 RC 1 o 2、文氏电桥振荡器的分析、文氏电桥振荡器的分析 1）组成）组成 同相比例同相比例 放大电路放大电路 RC选频网络，选频网络， 兼正反馈网络兼正反馈网络 Z1、Z2、 R

9、3 与与R4形形 成四个桥臂成四个桥臂 2）起振条件及振荡频率）起振条件及振荡频率 RC网络谐振时满足自网络谐振时满足自 激振荡的相位平衡条件。激振荡的相位平衡条件。 RC f 2 1 o 振荡频率：振荡频率： 由同相放大电路：由同相放大电路： 4 3 1 R R A 由幅度起振条件：由幅度起振条件： 3 1 F 由选频网络可知，谐振时：由选频网络可知，谐振时： 1 FA 3 A 或或 43 2RR RC f 2 1 o RC正弦波振荡器只能用作低频振荡器。正弦波振荡器只能用作低频振荡器。 振荡频率的范围：振荡频率的范围：1Hz 1MHz 例如，桥式振荡器。例如，桥式振荡器。 选选R=1k，C

10、=200pF，则，则 fo=796Hz RC正弦波振荡器的振荡频率取决于正弦波振荡器的振荡频率取决于R、C 的数值。的数值。 若提高振荡频率若提高振荡频率fo ，必须选择较小的，必须选择较小的R和和C值。值。 fo R基本放大电路的负载加重；基本放大电路的负载加重； C受到管子结电容和分布电容的限制。受到管子结电容和分布电容的限制。 当振荡频率高于当振荡频率高于1MHz时，采用时，采用LC正弦波振荡器。正弦波振荡器。 (1) 起振过程起振过程 (2)(2)稳定振荡稳定振荡 RC f 2 1 o 总结： （1）RC振荡电路结构简单，调节方便，经济可靠。振荡电路结构简单，调节方便，经济可靠。 （2

11、）RC振荡电路的振荡频率较低，最高不会超过振荡电路的振荡频率较低，最高不会超过 200kHz。 （3）RC振荡电路的振荡电路的RC选频网络，选频特性较差，因选频网络，选频特性较差，因 而应尽量使放大器件工作在线性区，故多采用负反馈而应尽量使放大器件工作在线性区，故多采用负反馈 的方法稳幅和改善输出波形。的方法稳幅和改善输出波形。 21 21 0 2 1 CC CC L f L EC Rb1 Rb2 Re Ce Cb C2 C1 Lc C1C2 L + uce - - + ube - - (1)直流等效电路直流等效电路 (2)交流等效电路交流等效电路 五、改进的电容三点式振荡电路五、改进的电容三

12、点式振荡电路 21 0 111 1 2 1 CCC L f 振荡频率振荡频率 选择选择 C C1， C C2， 则：则： LC f 2 1 0 减小了三极管极间电容对振荡频率的影响，适用于减小了三极管极间电容对振荡频率的影响，适用于 产生高频振荡，且频率稳定度高。产生高频振荡，且频率稳定度高。 CMLL f )2(2 1 21 0 在这个电路中三极管在这个电路中三极管VT1与外围的电感器和电容器与外围的电感器和电容器 构成了一个电容三点式振荡器。它的交流等效电路（不构成了一个电容三点式振荡器。它的交流等效电路（不 考虑考虑RP和和R2的作用如图所示，当图中三极管基极有一的作用如图所示，当图中三

13、极管基极有一 正信号时，由于三极管的反向作用使它的集电极信号为正信号时，由于三极管的反向作用使它的集电极信号为 负。两个电容器两端的信号极性如图所示，通过电容器负。两个电容器两端的信号极性如图所示，通过电容器 的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正的反馈，三极管基极上的信号与原来同相，由于这是正 反馈，所以电路可以产生振荡，反馈，所以电路可以产生振荡，RP和和R1的存在，消弱的存在，消弱 了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。了电路中的正反馈信号，使电路处于刚刚起振的状态下。 金属探测器的振荡频率约为金属探测器的振荡频率约为40KHz，主要由电感，主要由电感L 、 电容器

14、电容器C1、C2决定。调节电位器决定。调节电位器RP减小反馈信号，减小反馈信号， 使电路处在刚刚起振的状态。电阻器使电路处在刚刚起振的状态。电阻器R2是三极管是三极管VT1 的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器的基极偏置电阻。微弱的振荡信号通过电容器C4、电、电 阻器送到由三极管阻器送到由三极管VT2、电阻器、电阻器R4、R5及电容器及电容器C5 等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管等组成的电压放大器进行放大。然后由二极管VD1和和 VD2进行整流，电容器进行整流，电容器C6进行滤波。整流滤波后的直进行滤波。整流滤波后的直 流电压使三极管流电压使三极管VT3导通，它的集电极为低电平，发

15、导通，它的集电极为低电平，发 光二极管光二极管VD3亮。亮。 在金属探测器的电感探头在金属探测器的电感探头L接近金属物体时，振荡接近金属物体时，振荡 电路停振，没有信号通过电容器电路停振，没有信号通过电容器C4，三极管，三极管VT3的基的基 极得不到正电压，所以三极管极得不到正电压，所以三极管VT3截止，发光二极管截止，发光二极管 熄灭。熄灭。 电路工作原理电路工作原理 多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路. 这种电路不需要外加触发信号这种电路不需要外加触发信号,便能连续地便能连续地, 周周 期性地自行产生矩形脉冲期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和该脉冲是

16、由基波和 多次谐波构成多次谐波构成,因此称为多谐振因此称为多谐振 荡器电路荡器电路. 本节介绍用集成电路构成的多谐振荡器。本节介绍用集成电路构成的多谐振荡器。 6.2 多谐振荡器多谐振荡器 比较器的输出电压经一定延时，馈送作为比较器比较器的输出电压经一定延时，馈送作为比较器 的输入电压，使比较器自行翻转，产生矩形波输出。的输入电压，使比较器自行翻转，产生矩形波输出。 1、电路组成、电路组成 RC积分电路积分电路 延时兼反馈延时兼反馈 迟滞比较器迟滞比较器 开关电路开关电路 限流限流 电阻电阻 6.2.1 用集成电路构成的多谐振荡器用集成电路构成的多谐振荡器 2、工作原理、工作原理 电路的正反馈

17、系数电路的正反馈系数 21 1 RR R F zo FUFuu 比较电压比较电压 设设t=0时，时，uC=0，uo=+Uz z FUu 则则 输出电压输出电压uo通过通过R向向C充电，充电，uC呈呈 指数规律增加。指数规律增加。 当当t = t1，uCu+时，时，uo跳变为跳变为 Uz。 z FUu 此时此时 z FUu uo= Uz 此时此时C通过通过R放电，放电，uC呈指数呈指数 规律减小。规律减小。 如此周而复始，产生如此周而复始，产生 振荡，输出矩形波。振荡，输出矩形波。 当当t = t2，uCu +时，时， uo跳变为跳变为+Uz。 电容又被充电。电容又被充电。 3、振荡周期、振荡周

18、期 t1 t2，电容放电。，电容放电。 放电时间常数：放电时间常数： 1=RC z 0FUuC ）（ z UuC ）（ 11 z RC t C eFUtu ）（）（ 当当t = T1=T/2时，时， z 2FUTuC ）（ ，代入上式，得，代入上式，得 z 2 z 11 2FUeFUTu RC T C ）（）（ F F RCT 1 1 ln2 2 1 2 1ln2 R R RC 振荡频率：振荡频率： T f 1 4、占空比可调的矩形波产生电路、占空比可调的矩形波产生电路 占空比：矩形波中高电平的持续时间与占空比：矩形波中高电平的持续时间与 振荡周期的比值。方波的占空比为振荡周期的比值。方波的占

19、空比为50%。 %100%100 21 11 T T CRrR 1dw1 CRrRR 2d ww2 为改变输出方波的占空比，可改变电容为改变输出方波的占空比，可改变电容C的充、的充、 放电时间常数。放电时间常数。 占空比：占空比： 其中其中rd是二极管是二极管D的导通电阻。的导通电阻。 改变改变Rw 的中点位置，占空比就可改变。的中点位置，占空比就可改变。 石英晶体振荡器最突出的特点就是振荡频率稳定性好。石英晶体振荡器最突出的特点就是振荡频率稳定性好。 一、石英晶体的特性一、石英晶体的特性 1、基本特征、基本特征 压电效应：压电效应： 在石英晶片的两极加一电场，晶片将产生机械变形；在石英晶片的

20、两极加一电场，晶片将产生机械变形； 反之若在晶片上施加机械压力，在晶片相应的方向上会反之若在晶片上施加机械压力，在晶片相应的方向上会 产生一定的电场。产生一定的电场。 压电谐振：压电谐振： 固有频率与晶片的切割方式、几何形状及尺寸有关。固有频率与晶片的切割方式、几何形状及尺寸有关。 6.2.2 用石英晶体构成的多谐振荡器用石英晶体构成的多谐振荡器 2、石英晶体的等效电路、石英晶体的等效电路 符号：符号： （1）晶体不振动时，等效为平板电容器）晶体不振动时，等效为平板电容器C0 ，称为静电电，称为静电电 容，一般为几到几十皮法。容，一般为几到几十皮法。 （2）晶体振动时，机械振动的惯性用电感）晶

21、体振动时，机械振动的惯性用电感L (10-3102H ) 等效，晶片的弹性用电容等效，晶片的弹性用电容 C (10-210-1PF )等效，晶片振等效，晶片振 动时的损耗用电阻动时的损耗用电阻R (102)等效。等效。 CC 0 3、石英晶体的谐振频率、石英晶体的谐振频率 串联谐振频率串联谐振频率 LC f 2 1 s 并联谐振频率并联谐振频率 0 s 0 0 p 1 2 1 C C f CC CC L f 此时串联支路呈现为很小的纯电阻此时串联支路呈现为很小的纯电阻R， C0容抗远大于容抗远大于R，视为开路。，视为开路。 当工作频率大于当工作频率大于 fs 时，串联支路呈感性，与时，串联支路

22、呈感性，与C0并联并联 形成形成LC回路。回路。 电抗频率特性电抗频率特性 O f X fsfp 容性容性容性容性 感性感性 纯阻性纯阻性 二、石英晶体振荡电路二、石英晶体振荡电路 1 1、串联型石英晶体多谐振荡电路、串联型石英晶体多谐振荡电路 二、石英晶体振荡电路二、石英晶体振荡电路 2 2、并联型石英晶体多谐振荡电路、并联型石英晶体多谐振荡电路 并联型石英晶体振荡电路，常用于电子钟表，计并联型石英晶体振荡电路，常用于电子钟表，计 算机的时钟电路。算机的时钟电路。 常用的晶振有常用的晶振有 32768Hz 8Mhz 16Mhz 6.2.3 6.2.3 用用555555集成电路构成的多谐振荡器

23、集成电路构成的多谐振荡器 、555555集成定时器集成定时器 555定时器（时基电路）是一种用途广泛的模拟数字混合定时器（时基电路）是一种用途广泛的模拟数字混合 集成电路。设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和电集成电路。设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和电 子爱好者青睐；它可以构成子爱好者青睐；它可以构成单稳态触发器单稳态触发器、多谐振荡器多谐振荡器、施密施密 特触发器特触发器和和压控振荡器压控振荡器等多种应用电路。等多种应用电路。 8 7 6 5 4 3 2 1 GND TL TH VCCRd uo 图图4-2 555定时器符号图定时器符号图 地 低触发端低触发端 高触发端高触

24、发端 放电端放电端 电源端电源端清零端清零端 输出端输出端 电压控制端电压控制端 DIS CV 典型封装 双列直插型 贴片型 555定时器主要由定时器主要由比较器比较器、触发器触发器、输出级、放电开输出级、放电开 关关和由和由三个三个5k 电阻电阻组成的组成的分压器分压器等部分构成，电路如等部分构成，电路如 图所示。图所示。 电阻分压器电阻分压器 比较器比较器 触发器触发器输出级输出级 555定时器电路结构图定时器电路结构图 CC 3 1V CC 3 2 V 放电开关放电开关 真值表的第一行 0 1 1 6 6 + + - - - - + + + + + + 2 2 5 5 8 8 GND T

25、L TH CV 4 4 Rd 1 1 1 1 3 3 7 7 OUT DIS VCC A1 A2 CC 3 2 V CC 3 1V 0 1 1 0 导通 1 1 6 6 + + - - - - + + + + + + 2 2 5 5 8 8 GND TL TH CV 4 4 Rd 1 1 1 1 3 3 7 7 OUT DIS VCC A1 A2 CC 3 2 V CC 3 1V 清零 0 1 1 6 6 + + - - - - + + + + + + 2 2 5 5 8 8 GND TL TH CV 4 4 Rd 1 1 1 1 3 3 7 7 OUT DIS VCC A1 A2 CC 3

26、2 V CC 3 1V保持 保持 0 0 1 0 1 10 真值表的第二行 CC 3 1V CC 3 2 V 从第二行到第三行 导通 CC 3 2 V CC 3 1V 0 真值表的第四行 CC 3 1V CC 3 2 V 1 0 0 1 0 1 01 截止 从第四行返回 第三行 CC 3 2 V CC 3 1V 0 0 保持 保持 1 截止 回差现象 THTLRdOUTDIS CC 3 2 V CC 3 1V CC 3 1V CC 3 2 V CC 3 2 V CC 3 1V LL 通 H H H断 555 定时器功能表 通L H 保持保持 从从555定时器的功能表可以看出：定时器的功能表可以

27、看出： 555定时器有两个阈定时器有两个阈yu值（值（Threshold）电平，分）电平，分 别是别是1/3VCC和和2/3VCC； 1. 2. 输出端为输出端为低电平低电平时三极管时三极管TD导通导通， 7脚输出低脚输出低 电平；输出端为电平；输出端为高电平高电平时三极管时三极管TD截止截止， 如果如果7 脚接一个上拉电阻，脚接一个上拉电阻， 7脚输出为高电平。所以当脚输出为高电平。所以当 7脚接一个上拉电阻时，输出状态与脚接一个上拉电阻时，输出状态与3脚相同。脚相同。 便于记忆：便于记忆：2脚脚- （低电平置位）；（低电平置位）；6脚脚R（高电平复位）；（高电平复位）； S 555555定

28、时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器 555定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图4-9所示。它是将两所示。它是将两 个触发端个触发端2脚和脚和6脚合并在一起，放电端脚合并在一起，放电端7脚接于两电阻之间。脚接于两电阻之间。 多谐振荡器的波形多谐振荡器的波形 VCC uo R R CC A B 1 2 3 4 5 6 7 8 5 55 55 5 5 多谐振荡器电路图多谐振荡器电路图 uc t uc t uo O O CC 3 2 V CC 3 1 V 多谐振荡器参数的计算多谐振荡器参数的计算 t uc t uo O O CC 3 2 V CC 3 1

29、 V tw1tw2 %100%100 )2( 44.11 )2(7 .0 w11 BA BAw2w1 T t T T D CRRT f CRRttT 输出波形的振荡周期可输出波形的振荡周期可 用过渡过程公式计算：用过渡过程公式计算： tw1 ： uC (0) = VCC /3 V、 uC () =VCC、 1=(RA+ RB)C、 当当t= tw1时，时，uC (tw1) =2 VCC /3代代 入三要素方程。于是可解出入三要素方程。于是可解出 CRRt)0.7( BAw1 tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、 uC () =0V、 1= RBC、当当t= tw2时，时，uC (

30、tw2) =VCC /3代入公式。于是可解出代入公式。于是可解出 CRt Bw2 0.7 占空比（占空比（Duration Ratio） 对于图对于图5-2-9所示的多谐振荡器，因所示的多谐振荡器，因tw1 tw2 ，它的占空比大，它的占空比大 于于50% ，占空比不可调节。图，占空比不可调节。图4-12是一种占空比可调的电路，是一种占空比可调的电路，该电该电 路因加入了二极管，使电容器的充电和放电回路不同，可以调节电路因加入了二极管，使电容器的充电和放电回路不同，可以调节电 位器使充、放电时间常数相同。如果位器使充、放电时间常数相同。如果RA=RB，调节电位器可以获得，调节电位器可以获得 5

31、0%的占空比。的占空比。 VC C 1 uo1 C 1 2 3 4 5 6 7 8 5 55 55 5 5 RA RB C 1 D 2 D 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 C 充充 R A CRB放 CRt Aw1 0.7 CRt Bw2 0.7 w2w1 ttT 振荡周期振荡周期: 6.3 555555定时器的典型应用电路定时器的典型应用电路 6.3.1 单稳态触发器单稳态触发器（Monostable Trigger） VCC R CC 1 2 3 4 5 6 7 8 555 5 uo t ui t uc t uo O O O 图图4-4 单稳态触发器电路图单稳态触发器电路图

32、图图4-5 单稳态触发器的波形图单稳态触发器的波形图 CC 3 2 V i u 这里要注意这里要注意R的取值不能太小。（为什么？）的取值不能太小。（为什么？） 若若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会 损坏放电管。损坏放电管。 为此需要确定三要素：为此需要确定三要素： uC (0) =0V、 uC () =VCC、 =RC， 当当t= tw时，时，uC (tw) =2 VCC /3代入公代入公 式。于是可解出式。于是可解出 单稳态触发器单稳态触发器暂稳态暂稳态时间的计算时间的计算 根据根据uC的波形，由过的波形，由过 渡过程公式即可计算

33、出暂渡过程公式即可计算出暂 稳态时间稳态时间tw ， tw电容电容C从从 0V充电到充电到2 VCC /3的时间，的时间， 根据三要素方程：根据三要素方程： - cccc )e()0()()( t uuutu RCRCt1 . 1ln3 w t ui t uc t uo O O O CC 3 2 V tW RC CC 3 2 V CC 3 1 V 暂稳态的持续时间由暂稳态的持续时间由RC确定！确定！ 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 可重复触发的单稳态触发器：可重复触发的单稳态触发器： VCC CC 1 2 3 5 6 7 555 i u uo R 48 5 该电路有何作用？该电路有何作用

34、？ 失落脉冲失落脉冲 报警！报警！ PNP管管 脉冲的定时脉冲的定时 A B u u i o 单稳态电路单稳态电路 & (b) t A o tw t uo o t B o t ui o 只有在只有在tw时间内时间内,与门才开门与门才开门,信号信号A才能通过与门才能通过与门 脉冲的延时脉冲的延时 ui R U DD 7 6 2 1 5 3 48 u o 0.01 F (a) C 1 1 1 1 Q Q S 1J C1 1K R (b) t ui o tw t uo o t o Q uo的下降沿比输入触发信号的下降沿比输入触发信号ui的下降沿延迟了的下降沿延迟了tw。因此，利用。因此，利用uo下下

35、 降沿去触发其它电路降沿去触发其它电路(例如例如JK触发器触发器),比用比用ui下降沿触发时延迟了下降沿触发时延迟了tw 时间时间,这就是单稳态电路的延时作用这就是单稳态电路的延时作用 简易曝光定时器简易曝光定时器 思考：当按一下开关思考：当按一下开关AN以后，电路是如何工作的？以后，电路是如何工作的？ 电容放电电容放电555置位置位J吸合吸合电灯电灯HL亮亮电容充电到电容充电到2/3VDD 555复位复位 J释放释放电灯电灯HL熄熄 VCC1 R C 1 2 3 4 5 6 7 8 555555 5 VCC2 6.3.2 555555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器 由于施密特触

36、发器无须放电端，所以利用放电端与输出端由于施密特触发器无须放电端，所以利用放电端与输出端 状态相一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与状态相一致的特点，从放电端加一上拉电阻后，可以获得与3脚脚 相同的输出。但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与相同的输出。但上拉电阻可以单独接另外一组电源，以获得与3 脚输出不同的逻辑电平。脚输出不同的逻辑电平。 555定时器构成施密特触发器的电路图如图定时器构成施密特触发器的电路图如图4-13所示所示,施密特触发器属施密特触发器属 于波形变换电路，该电路可以将正弦波、三角波、锯齿波变为脉冲信于波形变换电路，该电路可以将正弦波、三角波、锯齿波变为脉冲

37、信 号。号。 uo2 ui uo1 施密特触发器电路图施密特触发器电路图 施密特触发器的工作原理和多谐振荡器施密特触发器的工作原理和多谐振荡器 基本一致，无原则不同。只不过多谐振基本一致，无原则不同。只不过多谐振 荡器是靠电容器的充放电去控制电路状荡器是靠电容器的充放电去控制电路状 态的翻转，而施密特触发器是靠外加电态的翻转，而施密特触发器是靠外加电 压信号去控制电路状态的翻转。所以，压信号去控制电路状态的翻转。所以， 在施密特触发器中，外加信号的高电平在施密特触发器中，外加信号的高电平 必须大于必须大于 ，低电平必须小于，低电平必须小于 ，否，否 则电路不能翻转。则电路不能翻转。 CC 3

38、2 V CC 3 1 V 5号脚接控制电压 Vco时，正向阈值 电压和负向阈值电 压分别为 Vco和 1/2Vco。 施密特触发器的输出波形如下：施密特触发器的输出波形如下： ui 0 0 uO t t 2VCC/3 1VCC/3 施密特触发器的波形图施密特触发器的波形图 施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。图4-14 表示的是将三角波整形为方波表示的是将三角波整形为方波,其它形状的输入波形也可以其它形状的输入波形也可以 整形为方波。整形为方波。 VCC1 uo1 R C 1 2 3 4 5 6 7 8 5 55 55 5 5 ui VCC2 uo

39、2 施密特触发器电路图施密特触发器电路图 下图是施密特触发器（电源电压是施密特触发器（电源电压5V）的示波器波形图）的示波器波形图 ，对应输出波形翻转的，对应输出波形翻转的555定时器的二个阈值，一个是对应定时器的二个阈值，一个是对应 输出下降沿的输出下降沿的3.375V，另一个是对应输出上升沿的，另一个是对应输出上升沿的1.688V， 施密特触发器的回差电压是施密特触发器的回差电压是3.375-1.688=1.688V。在放电。在放电 端端7脚加一个上拉电阻，接脚加一个上拉电阻，接10V电源，可以获得一个高、低电源，可以获得一个高、低 电平与电平与3脚输出不同，但波形的高、低电平宽度完全一样

40、的脚输出不同，但波形的高、低电平宽度完全一样的 第二个输出波形，这个波形可以用于不同逻辑电平的转换。第二个输出波形，这个波形可以用于不同逻辑电平的转换。 施密特触发器的示波器波形图施密特触发器的示波器波形图 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 波形的整形波形的整形 t UT UT ui o t uo o 不规则的或者在信号不规则的或者在信号 传送过程中受到干扰传送过程中受到干扰 而变坏的波形经过施而变坏的波形经过施 密特电路，可以得到密特电路，可以得到 良好的波形。良好的波形。 脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别 t uo o t ui o 利用施密特电路利用施密特电路, 可以从输入幅度可以从输入幅度 不等的一串脉冲不等的一串脉冲 中中,去掉幅