未锁定机工PPT第九章脉冲波形的产生与变换

1、第第9章章 脉冲波形的产生与变换脉冲波形的产生与变换 9.1 555定时器介绍9.2 555集成定时器应用知识目标：知识目标：1.1.了解多谐振荡器、单稳态电路的电路特点，理解电路工作原理了解多谐振荡器、单稳态电路的电路特点，理解电路工作原理 2.2.掌握施密特触发器的电路特点及其工作原理掌握施密特触发器的电路特点及其工作原理 3.3.熟悉熟悉555555集成定时电路的引脚功能集成定时电路的引脚功能 技能目标：技能目标：1. 1. 掌握用掌握用 555 555 集成定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法集成定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法 2. 2. 会装

2、配、测试会装配、测试555555集成定时器的应用电路集成定时器的应用电路 在日常生活中，我们经常看到或曾经使用过一些电子产品，如在日常生活中，我们经常看到或曾经使用过一些电子产品，如图图9-19-1所示。但是触摸式定时器为什么能在触摸开关后起定时控制灯亮所示。但是触摸式定时器为什么能在触摸开关后起定时控制灯亮的作用，它能定时灯亮多长时间？防盗报警器是如何发出报警声的？救的作用，它能定时灯亮多长时间？防盗报警器是如何发出报警声的？救护车怎样会边闪烁边发出救护警笛声？梦幻彩灯为何能在商店、舞场、护车怎样会边闪烁边发出救护警笛声？梦幻彩灯为何能在商店、舞场、家庭及节日里变化奇妙，闪耀发出漂亮的色光？

3、家庭及节日里变化奇妙，闪耀发出漂亮的色光？是因为电路中产生是因为电路中产生了不同频率、不同宽度的脉冲信号。了不同频率、不同宽度的脉冲信号。a）触摸式定时控制开关实物图 b）防盗报警器C）救护车警笛 d）梦幻彩灯 在数字电路中，经常需要各种不同频率、不同要求的脉冲信号，而获在数字电路中，经常需要各种不同频率、不同要求的脉冲信号，而获得脉冲信号的方法一般有两种：得脉冲信号的方法一般有两种：一是利用振荡电路直接产生所需要的波形，这种电路不需要外加触发脉冲信号，一是利用振荡电路直接产生所需要的波形，这种电路不需要外加触发脉冲信号，只要电源电压和电路参数合适，电路就能自动产生脉冲信号，这一类电路称为只要

4、电源电压和电路参数合适，电路就能自动产生脉冲信号，这一类电路称为多谐振荡器。多谐振荡器。二是利用脉冲变换电路，将已有的性能不符合要求的脉冲信号变换成符合要求二是利用脉冲变换电路，将已有的性能不符合要求的脉冲信号变换成符合要求的脉冲信号。变换电路本身不产生脉冲信号，它所做的工作仅是变换波形，这的脉冲信号。变换电路本身不产生脉冲信号，它所做的工作仅是变换波形，这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。9.1 555集成定时器介绍集成定时器介绍 555 555集成电路是一种将模拟电路与数字电路结合在一起的中规模集成电集成电路是一种将模拟电路与数字电路结合在一起

5、的中规模集成电路，该电路功能灵活、适用广泛，只要外部配上几个阻容元件，就可以构成路，该电路功能灵活、适用广泛，只要外部配上几个阻容元件，就可以构成多谐振荡器、单稳态电路及施密特触发器等多种电路。多谐振荡器、单稳态电路及施密特触发器等多种电路。555555电路型号很多，电路型号很多，但基本上可分为但基本上可分为TTLTTL型和型和CMOSCMOS型两种，属于型两种，属于TTLTTL型的有型的有NE555NE555、LM555LM555等，属等，属于于CMOSCMOS型的有型的有CC7555CC7555、CC7556CC7556等，虽型号不同，但内部结构、工作原理和等，虽型号不同，但内部结构、工作

6、原理和外部引线排列基本一致，功能完全相同。外部引线排列基本一致，功能完全相同。9.1.1 555电路组成电路组成 图图9-29-2所示为所示为555555集成定时器的内部结构和外引线排列图。集成定时器的内部结构和外引线排列图。 图9-2 555集成定时器9.1.1 555电路基本功能电路基本功能 555 555定时器的功能见表定时器的功能见表9-19-1，表中，表中0 0表示低电平，表示低电平，1 1表示高电平，表示高电平，表示任意电平表示任意电平。9.2 555集成定时器的应用集成定时器的应用9.2.1 555集成定时器组成多谐振荡器集成定时器组成多谐振荡器【555555集成定时器阻成多谐振

7、荡器的电路及工作波形集成定时器阻成多谐振荡器的电路及工作波形】如图如图9-39-3所示。所示。电容电容 C C 循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。a）电路原理图 b）工作波形图图9-3 555电路组成的多谐振荡器 【振荡周期【振荡周期】（1 1）充电时间）充电时间tWH和放电时间和放电时间tWL分别为分别为：tWH 0.7 (R1 + R2)C1 tWL 0.7 R2C1（2）振荡周期为振荡周期为：T = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C1【多谐振荡器特点【多谐振荡器特点】多谐振荡器是产生矩形脉冲的自激振荡器。多谐振荡

8、器是产生矩形脉冲的自激振荡器。其特点是：电路一旦起振，就没有稳态，只有两个暂稳态，电路在两个暂其特点是：电路一旦起振，就没有稳态，只有两个暂稳态，电路在两个暂稳态间交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。因此，它又叫无稳态电路，稳态间交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。因此，它又叫无稳态电路，常用做脉冲信号源。常用做脉冲信号源。 9.2.2 555集成定时器组成单稳态触发器集成定时器组成单稳态触发器【555555集成定时器组成单稳态触发器的电路及工作波形集成定时器组成单稳态触发器的电路及工作波形】555555电路构成的单电路构成的单稳态电路稳态电路触摸式定时控制开关组成及工作波形触摸式定时控制开关组成

9、及工作波形 如图如图9-59-5所示。所示。a）电路原理图b） 实物图 c)工作波形图图9-5 触摸式定时控制开关【单稳态触发器特点【单稳态触发器特点】单稳态触发器电路是一种只有一个稳定状态的触发器，单稳态触发器电路是一种只有一个稳定状态的触发器，在无外触发信号时，电路处于稳态在无外触发信号时，电路处于稳态, ,在外触发信号作用下，电路翻转为暂稳态，在外触发信号作用下，电路翻转为暂稳态，然后自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于然后自动返回到稳态。暂稳态的持续时间取决于RCRC定时元件的参数，与外加定时元件的参数，与外加触发信号无关。触发信号无关。【应用举例【应用举例】 （1 1）脉冲信号整形

10、：）脉冲信号整形：就是把波形不规则的脉冲信号输入单稳态触发器，就是把波形不规则的脉冲信号输入单稳态触发器，在输出端获得具有一定的宽度和幅度，前后沿比较陡峭的矩形脉冲波。在输出端获得具有一定的宽度和幅度，前后沿比较陡峭的矩形脉冲波。如图如图9-69-6所示。所示。 图9-6单稳态电路的整形作用 （2 2）脉冲信号延时：单稳态触发器在输入信号）脉冲信号延时：单稳态触发器在输入信号u uI I的下降沿被触发，的下降沿被触发，输出产生一个正脉冲，输出信号的下降沿比输入信号的下降沿延迟输出产生一个正脉冲，输出信号的下降沿比输入信号的下降沿延迟了了T TW W时间，改变时间，改变RCRC时间常数改变延时时

11、间。如图时间常数改变延时时间。如图9-79-7所示。所示。 图9-7单稳态电路的延时作用 （3 3）定时控制：利用电路的暂稳态脉冲信号可控制电子开关在规定的）定时控制：利用电路的暂稳态脉冲信号可控制电子开关在规定的时间动作，达到定时目的。如图时间动作，达到定时目的。如图9-89-8所示。可用于自动熄灭路灯开关、所示。可用于自动熄灭路灯开关、电子照相机的延时自动拍照等电路。电子照相机的延时自动拍照等电路。 图9-8 单稳态电路的定时控制 9.2.3 555集成定时器组成施密特触发器集成定时器组成施密特触发器 【555555集成定时器组成施密特触发器的电路及工作波形集成定时器组成施密特触发器的电路

12、及工作波形】如图如图9-99-9所示。所示。a）电路原理图 b）工作波形图图9-9 555电路构成的施密特触发器【滞回特性【滞回特性】（1 1）上限门槛电压（）上限门槛电压（uTuT+ +）：是指在输入电压上升过程中，施密特触发器的）：是指在输入电压上升过程中，施密特触发器的输出电平由高变低时的输入电压，又称上触发电平，用输出电平由高变低时的输入电压，又称上触发电平，用uTuT+ +表示。表示。（2 2）下限门槛电压（）下限门槛电压（uTuT）：是指在输入电压下降过程中，施密特触发器）：是指在输入电压下降过程中，施密特触发器的输出电平由低变高时的输入电压，又称下触发电平，用的输出电平由低变高时

13、的输入电压，又称下触发电平，用uTuT- -表示。表示。（3 3）滞回电压（）滞回电压（ u u）：）：uTuT+ + 与与 uTuT- -之间的之间的 差值称为滞回电压（或回差电差值称为滞回电压（或回差电压）。即压）。即 u= uTu= uT+ + uTuT- -。 必须指出，滞回特性（回差现象）是施密特触发器的固有特性，可以根必须指出，滞回特性（回差现象）是施密特触发器的固有特性，可以根据实际需要适当减小或增大据实际需要适当减小或增大 u u。图。图9-109-10为施密特触发器电压传输特性曲线，为施密特触发器电压传输特性曲线，由由uOuO随随uIuI变化的电平高低关系可知，施密特触发器是

14、一个具有滞回特性的反变化的电平高低关系可知，施密特触发器是一个具有滞回特性的反相器，如果在施密特反相器的输入端加与门就构成与非施密特触发器。其逻相器，如果在施密特反相器的输入端加与门就构成与非施密特触发器。其逻辑符号如图辑符号如图9-119-11所示。所示。图9-10施密特触发器的电压传输特性 a）施密特反相器 b）与非施密特触发器 图9-11施密特触发器的逻辑符号 【施密特触发器特点【施密特触发器特点】电路有两个稳态，从第一稳态翻到第二稳态时及从电路有两个稳态，从第一稳态翻到第二稳态时及从第二稳态再回到第一稳态时，均需外触发电平，而且两次触发电平存在一定第二稳态再回到第一稳态时，均需外触发电

15、平，而且两次触发电平存在一定的差值，即有回差现象，这是与一般的双稳态电路的区别之处。的差值，即有回差现象，这是与一般的双稳态电路的区别之处。技能训练技能训练 制作制作555多谐振荡器多谐振荡器【训练目标【训练目标】1 1、认识、认识555555定时电路，了解其使用方法。定时电路，了解其使用方法。2 2、会制作、会制作555555多谐振荡器。多谐振荡器。3 3、会用万用表和示波器测、会用万用表和示波器测555555电路的电路的2 2脚、脚、6 6脚和脚和3 3脚的信号波形。脚的信号波形。【训练材料【训练材料】见教材。见教材。 【电路组成及工作原理【电路组成及工作原理】1 1电路功能电路功能 本电

16、路的核心元件是本电路的核心元件是555555集成电路，由图可知它工作于无稳态工作方式。集成电路，由图可知它工作于无稳态工作方式。接通电源后，接通电源后，555555集成电路的输出端集成电路的输出端3 3脚电平不断地出现高低变化。当脚电平不断地出现高低变化。当3 3脚为高脚为高电平时，电平时，LED1LED1熄灭、熄灭、LED2LED2发光，同时电容器发光，同时电容器C2C2被充电，扬声器发出被充电，扬声器发出“嗒嗒”响声；响声；当当3 3脚为低电平时，脚为低电平时，LED2LED2熄灭，、熄灭，、LED1LED1发光，同时电容器发光，同时电容器C2C2通过扬声器通过扬声器BLBL向集向集成电路

17、成电路3 3脚、脚、1 1脚放电，扬声器又发出一声脚放电，扬声器又发出一声“嗒嗒”响声。所以发光二极管响声。所以发光二极管LED1LED1、 LED2LED2交替发光，扬声器交替发光，扬声器BLBL就发出就发出“嗒嗒嗒嗒”节拍声。节拍声。2 2电路图电路图 电路原理图如图电路原理图如图9-149-14所示。所示。图9-14 制作555多谐振荡器【训练内容及步骤【训练内容及步骤】1 1电路元器件的检测电路元器件的检测（1 1）色环电阻、瓷片电容、电解电容、发光二极管、扬声器的检测方法）色环电阻、瓷片电容、电解电容、发光二极管、扬声器的检测方法同前面相关章节内容。同前面相关章节内容。（2 2）NE

18、555NE555集成电路引脚的识别：将集成电路引脚的识别：将555555电路表面缺口朝左，正向放置，电路表面缺口朝左，正向放置，逆时针方向数引脚，依次为逆时针方向数引脚，依次为1 1脚脚8 8脚。脚。2 2电路制作与调试电路制作与调试（1 1）按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工，按图）按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工，按图9-10b9-10b） 在万能板在万能板上合理布局元件并连接电路。上合理布局元件并连接电路。（2 2）连接电源及检测端子。）连接电源及检测端子。（3 3）用万用表测）用万用表测NE555NE555集成块的各脚电压。集成块的各脚电压。（4 4）用示波器观测）用示波器观测NE555NE555集成块的集成块的2 2脚（或脚（或6 6脚）的电压并画出波形。脚）的电压并画出波形。【实训结果】测试结果记入表【实训结果】测试结果记入表9-39-3中中。表9-3 555多谐振荡器测试技训表 本章小结本章小结1.1. 555 555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。2. 2. 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电