第8章脉冲波形的产生和整形.学习教案

1、会计学1第第8章脉冲波形章脉冲波形(b xn)的产生和整形的产生和整形.第一页，共54页。（6-2）7.1 概述(i sh) 数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波 ( 矩形(jxng)波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。第1页/共54页第二页，共54页。（6-3）7.2 单脉冲的产生(chnshng)+VCCFS 按钮按放一次，便产生(chnshng)一个单脉冲。 但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统(xtng)中很容易引起误动作。因此，这个电

2、路没有实用价值。第2页/共54页第三页，共54页。（6-4）&S5VQQ正常(zhngchng)时，不按按钮，Q0； 按下按钮时，锁定器翻转(fn zhun)， Q1；开按钮后，回到Q0。可见：按钮动作一次，Q端就输出(shch)一个正脉冲。由于锁定器的存在，即使按钮抖动，输出(shch)端也不会产生毛刺。QQ削抖电路第3页/共54页第四页，共54页。（6-5） 7.3 连续(linx)矩形脉冲波的产生 矩形(jxng)波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。7.3.1 环形(hun xn)振荡器 利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个

3、与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:&uo3uo2uo1第4页/共54页第五页，共54页。（6-6）&321uo3uo2uo1 设 uo3 的初始状态为0:010101 用波形图来表示(biosh),则为:0tuo3优点: 电路(dinl)结构简单,所用元件少。缺点: 频率(pnl)太高,并且不可调整。第5页/共54页第六页，共54页。（6-7）123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1 在原电路(dinl)的基础上添加RC延时电路(dinl),便可以克服上图的不足: 下面将结合(jih)它的工作波形说明其工作原理:第6页/共54页第七页，共54

4、页。（6-8）0tuo0tuo20tuo10tuAUT假设(jish)：开始时uo=0电容(dinrng)上的电流，uA下降uAUT时，uo不反转(fn zhun)。123RRS100CAuo1uouo2010第7页/共54页第八页，共54页。（6-9）0tuo0tuo20tuo10tuAUT当uA=UT时，uo反转(fn zhun)，uo1、uo2也一起反转(fn zhun)。123RRS100CAuo1uouo2第8页/共54页第九页，共54页。（6-10）0tuo0tuo20tuo10tuAUT 由于(yuy)电容电压不能 突变,当uo1 发生下跳时,uA有一突变。U123RRS100C

5、Auo1uouo2第9页/共54页第十页，共54页。（6-11）0tuo0tuo20tuo10tuAUTUt1 后，uo2uo1，电容反向(fn xin)充电,uA上升。只要(zhyo)uAUT , 则uo2 低电平宽度不再受RC的控制。必须改进电路!0111uo1uo2RC12uiA第21页/共54页第二十二页，共54页。（6-23）( a )uo1uo2RC12uiA&ui,34uo4 ( b ) 具体原理请参见有关(yugun)教材。uo1uo2RC12uiA第22页/共54页第二十三页，共54页。（6-24）7.4.2 集成单稳组件(z jin)介绍 它的管脚图和功能表见下页:

6、 集成化单稳组件的类型很多,以下以74LS123 为例,作为(zuwi)介绍对象。 74LS123 包括两个独立的单稳,各管脚以字头 1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻( RT )和定时电容(dinrng)( CT )决定。 单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入 相与的结果，具体参见它的功能表。第23页/共54页第二十四页，共54页。（6-25）91615141312111024365781CLRCLRQQQQ2B2A1B1A2Q1Q1Q2Q1CLR2CLR1CT2CTVCCGND2RT /CT1RT /CT74LS123管脚图第24页/共54页第二十五页，共54

7、页。（6-26）CLRABQQ说 明000000011111111稳态触发74LS123功能表第25页/共54页第二十六页，共54页。（6-27）74LS123输出脉冲的宽度(kund)有三种控制方法: 1. 基本脉冲宽度由外接电阻(dinz)( RT )、电容 ( CT )决定，当CT 1000PF 时，脉宽 tW 应为：tW = 0.45 RT CT 2. 在清零端( CLR )加清 0 负脉冲,可提前 终止输出(shch)脉冲,如下图所示: tWCLRQ单位 ： RT:k、CT:Pf、tW:nS第26页/共54页第二十七页，共54页。（6-28） 3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉

8、冲(michng), 可使输出脉冲(michng)的宽度加宽:tWtWBQ 由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出(shch)脉冲的宽度,所以,它被称为可再触发式单稳。第27页/共54页第二十八页，共54页。（6-29）7.4.3 单稳态触发器的应用(yngyng) 单稳的应用(yngyng)多种多样,如:整形、延时控制、定时顺序控制等等。 例如(lr)“ 延时控制 ” 利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过 R、C调节。请看下例:第28页/共54页第二十九页，共54页。（6-30）QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRABCDEFGH7 4 L S 1 9

9、4 ( 1 )7 4 L S 1 9 4 ( 2 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V移位(y wi)输入DW1DW2时钟(shzhng)S1S0第29页/共54页第三十页，共54页。（6-31）CPABCDEFGHQ 1Q 2t0t1t2t3用波形图表示(biosh)如下:第30页/共54页第三十一页，共54页。（6-32）CPABCDEFGHQ 1Q 2t0t1t2t3用波形图表示(biosh)如下:移位(y wi)寄存器清零H灯上升沿触发Q1Q1的下降沿触发Q2移位(y wi)寄存器串行输入为1循环重新开始第31页/共54页第三十二页，共54页。（6-33）7.5 555定时器的原理

10、(yunl)和应用 555定时器是将模拟(mn)电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强, 目前得到了非常广泛的应用。 7.5.1 555定时器的工作(gngzu)原理 555定时器的内部电路包括以下几部分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体的 结构见后图。第32页/共54页第三十三页，共54页。（6-34）RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR第33页/共54页第三十四页，共54页。（6-35）RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87

11、645321RRR12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD电源放电阈值电控压制地触发输出复位电源电压范围:4.5V 18V管脚图第34页/共54页第三十五页，共54页。（6-36）CORSQQ+-A1A2VCCTHTRDTuoRD87645321RRR 三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准(jzhn)电压: A1 的为 2VCC / 3 , A2 的为 VCC / 3 。 首先讨论上图中彩色部分(b fen)的电路的工作原理。第35页/共54页第三十六页，共54页。（6-37）101000阈值端触发端THTRRS比较的结果2VCC / 3小于2VCC / 3小于VCC /

12、3大于VCC / 3小于VCC / 3大于大于2VCC / 3SR+-A1A2VCCTHCOTR876521RRR阈值(y zh)端触发(chf)端第36页/共54页第三十七页，共54页。（6-38）RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR晶体管TRSQuo100100保持0110保持保持导通截止RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS 触发器功能表附录(fl):第37页/共54页第三十八页，共54页。（6-39） 综合以上(yshng)的分析结果,便可得到555的功能表:阈值端触发端THTR2VCC / 3VCC / 3大于大于2VCC / 32V

13、CC / 3VCC / 3VCC / 3小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR第38页/共54页第三十九页，共54页。（6-40） 7.5.2 555定时器的应用(yngyng)(1) 双稳态触发器: 微电机起动(q dn)停车控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555S1 : 起动(q dn)按钮S2 : 停车按钮 555定时器应用范围非常广泛，可以做单稳、双稳、多谐震荡器、施密特触发器等。下面举例说明：第39页/共54页第四十页，共54页。（6-41）4816235

14、S2S1RRCVCCTHTRM微电机555uo阈值端触发端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止VCC /32VCC /3VCC /32VCC /32VCC /3VCC /3 仅按下起动(q dn)按钮 S1 , 则 TR VCC / 3 ; 未按 S2 , 当然 TH VCC / 3 , TH 2VCC / 3 , 未按 S1 , 当然(dngrn)TR VCC / 3 , 这时 uo = 0 , 电机停止运行。 如果松开 S2 , 电机仍不转动 。第40页/共54页第四十一页，共54页。（6-42）(2) 单稳态触发器: 洗相曝光(bo gung

15、)定时器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打开(d ki) , 则 ui = 1 ;若S合上 , 则 ui = 0 。0t0t0tuiuCTuo2VCC /3TW第41页/共54页第四十二页，共54页。（6-43）若S打开 , 则 ui = 1 ;若S合上 , 则 ui = 0。 接通电源后，设按钮 S 处于打开状态(zhungti),电容已充电至稳态。则：依前分析可知：此时uo = 0 , 555内的晶体管T导通 , 电容 CT 被短路, TH VCC /3 。Uo保持(boch)0状态。48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSTR VCC /3 TR VC

16、C /3 。第42页/共54页第四十三页，共54页。（6-44）若S打开 , 则 ui = 1 ;若S合上 , 则 ui = 0。0tuiuo = 0 , 555内的管T导通 , 电容(dinrng) CT 被短路。0tuCT2VCC /30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第43页/共54页第四十四页，共54页。（6-45）0tuiS按下时, TR VCC /3,已有 TH 2VCC /3 , 且按钮已 松开， TR VCC /3 , 则uo = 0 ; 555内的晶体管T也由截止变成导通 , 电容CT 迅速放电而变成 0V。0tui0tuCT2VCC /30tuo4

17、8162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第45页/共54页第四十六页，共54页。（6-47）0tui0tuCT2VCC /30tuo 由以上(yshng)过程可以看出 : 按钮每按动一次 , uo 便输出一个正脉冲,其宽度 TW 由 RT CT 决定 。TW48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS第46页/共54页第四十七页，共54页。（6-48）48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ红白D1D2按一次按钮 S未按uo0J的线圈不通电J 的结点不动作红灯白灯亮灭1通电闭合亮灭红灯(hn dn)亮的时间即为曝光时间 TWTW = 1.1 RT CT第47页

18、/共54页第四十八页，共54页。（6-49）(3) 多谐振荡器: 简易(jiny)电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC /32VCC /3首先说明如何(rh)用555 定时器构成多谐振荡器:0tuo输出波形第48页/共54页第四十九页，共54页。（6-50） 设电容C 原先未充电, 故 TH = TR VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的晶体管 T 截止 , 电源(dinyun)通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。uC0tVCC /32VCC /30tuo 在 uC 没有(mi yu)充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC第49页/共54页第五十页，共54页。（6-51）uC0tVCC