六章概述ppt课件

1、一、矩形脉冲的根本特性一、矩形脉冲的根本特性1. 矩形脉冲的二值性矩形脉冲的二值性矩形脉冲矩形脉冲二进制数字信号二进制数字信号高、低电平高、低电平1、02. 矩形脉冲的特性参数矩形脉冲的特性参数TT 脉冲周期脉冲周期UmUm 脉冲幅度脉冲幅度0.5UmtWtW 脉冲宽度脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr 上升时间上升时间tftf 下降时间下降时间3. 获得脉冲的方法：获得脉冲的方法：1 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单适用的器件。稳态触发器的既经济又简

2、单适用的器件。2 将已有波形正弦波、锯齿波等整形为矩形将已有波形正弦波、锯齿波等整形为矩形脉冲。脉冲。 由多谐振荡器来实现由多谐振荡器来实现由施密特触发器和单稳态触发器来实现由施密特触发器和单稳态触发器来实现二、二、555 555 定时器定时器1. 电路组成电路组成CC32VCC31V输出输出缓冲缓冲+VCCuOTD5 k5 k5 kRQ&1uD2. 根本功能根本功能+VCCuOTD5 k5 k5 kRQ&1uD 0UOL饱和饱和2VCC/3 111UOLVCC/3 饱和饱和VCC/3 不变不变不变不变2VCC/3VCC/3 UOH截止截止0 1 1 0UTHuoTD的形状的形

3、状URTR3. 555 定时器的外引脚和性能定时器的外引脚和性能12348765GNDTROUTDRCOTHCCVDIS电源电压电源电压输出高电平输出高电平带拉带拉/灌电流负灌电流负载能力载能力双极型双极型 （TTL）Vcc=4.5 16V90%VCC200mA单极型单极型 （CMOS）VDD=3 18V95%VDD拉电流拉电流 1mA灌电流灌电流 3.2mA一、电路组成及任务原理一、电路组成及任务原理+VCCuO2TDQ&1uI任务原理任务原理CC32VCC31V uItUOH uOtUOLCCVOO+VDDuO1uI 上升时与上升时与 比较比较23CCVuI 下降时与下降时与 比较

4、比较13CCV二、滞回特性及主要参数二、滞回特性及主要参数1. 滞回特性滞回特性OuIuOUOHUOLCC31VCC32VuI 增大时与上限阈值比增大时与上限阈值比特点特点:uI 减小时与下限阈值比减小时与下限阈值比上限阈值电压上限阈值电压2. 主要静态参数主要静态参数回差回差电压电压COCCT32UVU或或 下限阈值电压下限阈值电压COCCT2131UVU或或 回差电压回差电压 UT = UT+ UT注：外加注：外加 UCO，可改动阈，可改动阈值和回差电压。值和回差电压。施密特触发器实践上是具施密特触发器实践上是具有施密特触发特性的反相有施密特触发特性的反相器。器。一、一、CMOS 集成施密

5、特触发器集成施密特触发器1. 引出端功能图引出端功能图CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110 9 81A1Y1B2A2Y2B六反相器六反相器四四2输入与非门输入与非门2. 主要静态参数主要静态参数CC40106、CC4093 的主要静态参数的主要静态参数电参数电参数名称名称符号符号测试条件测试条件参参 数数单位单位VDD最小值最小值最大值最大值上限阈上限阈值电压值电压UT+510152.24.66.83.67.110.8V下限阈下限阈值电压

6、值电压UT510150.92.54 2.85.27.4V滞回滞回电压电压 UT510150.31.21.61.63.45V二、二、TTL 集成施密特触发器略集成施密特触发器略一、接口与整形一、接口与整形1. 接口接口MOS或或CMOS1把缓变输入信号转换为把缓变输入信号转换为TTLTTL系统要求的脉冲系统要求的脉冲正弦波正弦波振荡器振荡器12. 整形整形输入输入输出输出UT+UT二、阈值探测和脉冲展宽二、阈值探测和脉冲展宽1. 阈值探测阈值探测输入输入UTUT+输出输出2. 脉冲展宽脉冲展宽CAuOuIuA集电极开路输出集电极开路输出uIuAuOUT+UT特点特点:1. 只需两种形状只需两种形

7、状: 稳态和暂稳态；稳态和暂稳态；2. 外来触发外来触发 窄窄 脉冲使脉冲使: 稳态稳态暂稳态暂稳态稳态；稳态；3. 暂稳态继续时间仅取决于电路参数暂稳态继续时间仅取决于电路参数, 与触发脉冲无与触发脉冲无关。关。用途用途:定时：产生一定宽度的方波。定时：产生一定宽度的方波。延时：将输入信号延迟一定时间后输出。延时：将输入信号延迟一定时间后输出。整形：把不规那么波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。整形：把不规那么波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。一、电路组成及任务原理一、电路组成及任务原理+VCCuOQ&1TDQRCuIuCuI 与与 VCC/3 比较比较uC 与与 2VCC/3 比较比较稳

8、态：稳态： TD 饱和饱和, Q = 0110101饱和饱和暂稳态：暂稳态： TD 截止截止, Q = 1110截止截止引起暂稳态的缘由引起暂稳态的缘由:1. 通电的随机过程；通电的随机过程；2. uI 从从 1 0使使 u2 1 &QQTRATRBTR+RintCextRICXRX/CXRext / Cext 表示不属于逻辑形状衔接表示不属于逻辑形状衔接下降沿触发输入下降沿触发输入上升沿触发输入上升沿触发输入非反复触发非反复触发外接定时外接定时电阻、电容电阻、电容VCC内接接定时电阻引出端内接接定时电阻引出端)(BA TRTRTRTR2. 功能表功能表输输 入入输输 出出注注TRA

9、TRB TR+Q Q L H L H L H H L H L H L H L H保持保持稳态稳态 H H H H H下降沿下降沿触发触发 L L 上升沿上升沿触发触发)(BA TRTRTRTR3. 主要参数主要参数RCRCt7 . 0 2lnW 输出脉宽输出脉宽 tw:输入触发脉冲最输入触发脉冲最小周期小周期 Tmin :reWminttT 周期性输入触发周期性输入触发脉冲占空比脉冲占空比 q:reWWminWtttTtq 二、可反复触发单稳态触发器二、可反复触发单稳态触发器 74122可反复触发可反复触发 在暂稳态期间在暂稳态期间, 可以接受新的触发信号。可以接受新的触发信号。1. 图形符号

10、图形符号1QQTRATRBTR+ARintCextRICXRX/CXRext / Cext &RTR+BRD直接复位直接复位)(BABA TRTRTRTRTR可反复触发可反复触发2. 功能表功能表输输 入入输输 出出注注RD TRA TRB TR+A TR+BQ Q L H H L L L H L H L H L H复位复位保持保持稳态稳态 H L H H L H H L H L H L H H L H H上升沿上升沿触发触发)(BABA TRTRTRTRTR当定时当定时电容电容C 1000 pF时时:RCt32. 0W 一、延时与定时一、延时与定时1. 延时延时1uIuO&u

11、OuFuIuOtW2. 定时选通定时选通uFuO二、整形二、整形uIuO6.3.1 555 定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器+VCCuOQ&1TDR1R2CuCCC32VCC31V uCtUOH uOtUOL一、电路组成和任务原理一、电路组成和任务原理 6278 4153555R1C1+R2C2+VCC二、振荡频率的估算和占空比可调电路二、振荡频率的估算和占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC(1) C 充电时间充电时间 tw1)()()0()(ln1W1W1tuuuutCCCC 2lnln1CC32CCCC31CC1 VVVVCRRt）（21W17

12、. 0 充电时间常数充电时间常数 1= R1+R2C(2) C 放电时间放电时间 tw22ln2W2 t可求得可求得: :CRt2W27 . 0 放电时间常数放电时间常数 2 = R2C1. 振荡频率的估算振荡频率的估算(0 )3CCCVu( )CCCuV (3) 振荡频率振荡频率 f uCCC32VCC31VtUOH uOtUOLtw1 tw2Ttw1= 0.7 (R1+R2) Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7R1+2R2C振荡周期：振荡周期：振荡频率：振荡频率：CRRCRRTf）（）（2121243. 127 . 011 占空比：占空比：CRRCRRTtq）（）（2121W127

13、. 07 . 0 12120.25RRRR注：注：12wwtt故故u0波形一定不对称波形一定不对称2. 占空比可调电路占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CCRRCRTtq）211W17 . 07 . 0(7 . 0 211RRR 当当 时，时，12RR0.5q ， u0波形为对称的矩形脉冲波形为对称的矩形脉冲6.3.2 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器特点：频率稳定，精度高特点：频率稳定，精度高一、一、 符号和选频特性符号和选频特性符号符号当当 f = f0 时时,电抗电抗 X = 0fXf0电电感感性性电电

14、容容性性二、二、 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器11C1R1R2C2uo任务原理：任务原理：1. 反相器静态任务在转机区放大反相器静态任务在转机区放大;2. 石英晶体石英晶体 X = 0, 回路构成正反响回路构成正反响;3. C1 、 C2 为耦合电容为耦合电容, 可不要。可不要。电阻取值范围：电阻取值范围：TTL反相器：反相器：R1= R2 = 0.7 2 k CMOS反相器：反相器：R1= R2 =10 100 M 4. f0 只取决于石英晶体的体积、外形只取决于石英晶体的体积、外形及资料，与及资料，与R、C无关。无关。三、三、 CMOS 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器放放大大

15、器器RF：保证：保证 CMOS 反相器反相器静态时任务在转机放大区静态时任务在转机放大区RF =10 100 M 电容三点式电容三点式典型电路典型电路C1：微调振荡频率：微调振荡频率C2 ：温度补偿：温度补偿G2 ：整形缓冲、隔离：整形缓冲、隔离C2RFC1uo11100 M20 pF5 50 pF f0G2G16.1.3 多谐振荡器运用举例多谐振荡器运用举例一、秒信号发生器一、秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T触发器触发器32768 Hz 16384 Hz1 Hz2 Hz振荡器产生振荡器产生 f=32.768KHZ的基准信号，经的基准

16、信号，经T触发器进触发器进展展15次二分频，即得到次二分频，即得到 f=1HZ的稳定度极高的秒信号。的稳定度极高的秒信号。二、模拟声响电路二、模拟声响电路10F26784153NE555ICICR1C1B21+26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01 F0.01 F100 FuO1uO2uo1uo2当当 1o1u ， 1KHZf 2ou 输出输出 1HZf 1ou 输出输出 产生产生1HZ脉冲信号脉冲信号产生产生1KHZ脉冲信号脉冲信号1S一、一、555 定时器定时器 是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元是一种多用途的集成电

17、路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。器、单稳态触发器和多谐振荡器等。12348765GNDTROUTDRCOTHCCVDIS双极型双极型 (TTL)电源电源: 4.5 16 V单极型单极型 (CMOS)电源电源: 3 18 V带负载才干强带负载才干强二、施密特触发器二、施密特触发器 是一种脉冲整形电路，可将输入的周期性信号整是一种脉冲整形电路，可将输入的周期性信号整构成所要求的同周期的矩形脉冲输出，还可用来进展构成所要求的同周期的矩形脉冲输出，还可用来进展幅度鉴别、构成单稳态触发器和多

18、谐振荡器等。幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。62784153555+VCCuO2uIUCOuO1+VDDR 施密特触发器有两个稳定形状，施密特触发器有两个稳定形状，有两个不同的触发电平，因此具有有两个不同的触发电平，因此具有回差特性。它的两个稳定形状是靠回差特性。它的两个稳定形状是靠两个不同的电平来维持的，输出脉两个不同的电平来维持的，输出脉冲的宽度由输入信号的波形决议。冲的宽度由输入信号的波形决议。此外，调理回差电压的大小，也可此外，调理回差电压的大小，也可改动输出脉冲的宽度。改动输出脉冲的宽度。外接电压外接电压调理回差调理回差 施密特触发器可由施密特触发器可由 555 定时器构定时器构成，也可用专门的集成电路实现。成，也可用专门的集成电路实现。普通反相器和施密特反相器的比较普通反相器和施密特反相器的比较AY1普通反相器普通反相器uAUTHuYTTL：1.4 VCMOS：DD21V施密特反相器施密特反相器AYuAUT+UT上限阈值电压上限阈值电压下限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：回差电压： TTTUUU62784153555R1C+ +R2C1+VCCuO三、多谐振荡器三、多谐振荡器 是一种自激振荡电路，不需求外加输入信号，就是一种自激振荡电路，不需求外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。可以自动地产生出矩形脉冲。 多谐振荡器没有稳定形状，多谐振荡器没有稳定