项目九脉冲电路

1、项目九项目九 脉冲电路脉冲电路 主讲：主讲：XXXXXXXXXX安全规范安全规范1.1.检查导线、设备，确保绝缘良好。检查导线、设备，确保绝缘良好。2.2.本电路采用低压供电，只能用本电路采用低压供电，只能用5v5v直流电源，未经老直流电源，未经老师允许不得随意接入实验台其他插孔电源，通电前师允许不得随意接入实验台其他插孔电源，通电前必须先检查，确认无误后方可通电。必须先检查，确认无误后方可通电。项目导入项目导入 脉冲电路是专门用来产脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放生电脉冲和对电脉冲进行放大、变大、变 换和整形的电路。包换和整形的电路。包括两类电路，振荡电路和整括两类电路，振荡电路

2、和整形电路。形电路。振荡电路能自行产生振荡电路能自行产生矩形脉冲信号，整形电路矩形脉冲信号，整形电路可以将不符合要求的脉冲可以将不符合要求的脉冲波形整理变换成系统要求波形整理变换成系统要求的脉冲信号。的脉冲信号。 任务一任务一 了解常见的脉冲电路了解常见的脉冲电路脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么脉冲，都是由脉冲信号发生器产不管是什么脉冲，都是由脉冲信号

3、发生器产生的。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、生的。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。用到脉冲电路。 任务目标任务目标1了解脉冲波形的主要参数及常见脉冲波形。了解脉冲波形的主要参数及常见脉冲波形。2掌握单稳态触发器的工作特点。掌握单稳态触发器的工作特点。3掌握施密特触发器的工作特点。掌握施密特触发器的工作特点。任务描述任务描述了解常见的脉冲波形，并且能识别不了解常见的脉冲波形，并且能识别不同类型的波形。同类型的波形。任务资料任务资料脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可

4、脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次变化的。常见的以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次变化的。常见的几种脉冲波形，如图几种脉冲波形，如图9.1.19.1.1所示。所示。图图9.1.1 9.1.1 常见的几种常见的几种波形波形任务资料任务资料1.1.矩形脉冲波矩形脉冲波理想的矩形波和实际测得的矩形波有误差，通常情况下我们用脉冲的参数理想的矩形波和实际测得的矩形波有误差，通常情况下我们用脉冲的参数来描述其特征。来描述其特征。脉冲幅度脉冲幅度脉冲电压的最大变化幅度。脉冲电压的最大变化幅度。周期周期TT周期性脉冲序列，相邻脉冲之间的时

5、间间隔。周期性脉冲序列，相邻脉冲之间的时间间隔。脉冲宽度脉冲宽度从脉冲前沿从脉冲前沿0.5Vm0.5Vm到脉冲后沿到脉冲后沿0.5Vm0.5Vm的时间，其倒数为脉冲的频率的时间，其倒数为脉冲的频率f f，f =f =。上升时间上升时间脉冲前沿脉冲前沿0.1Vm0.1Vm上升到上升到0.9Vm0.9Vm所需要的时间。所需要的时间。下降时间下降时间脉冲后沿脉冲后沿0.9Vm0.9Vm下降到下降到0.1Vm0.1Vm的时间。的时间。占空比占空比DD脉冲宽度与脉冲周期的比值，脉冲宽度与脉冲周期的比值，D=D=。占空比为。占空比为50%50%的矩形波即为方波，的矩形波即为方波，如图如图9.1.29.1.

6、2。图图9.1.2 9.1.2 矩形脉冲波波形和其矩形脉冲波波形和其参数参数任务资料任务资料2.2.脉冲产生电路脉冲产生电路图图 9.1.3 9.1.3 非门电路非门电路多谐振多谐振荡器荡器123因为矩形脉冲含有丰富的因为矩形脉冲含有丰富的谐波，所以脉冲信号发生器也谐波，所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器叫自激多谐振荡器 或简称多谐或简称多谐振荡器。振荡器。 两个非门接成两个非门接成RCRC耦合正反馈电耦合正反馈电路，使之产生振荡。路，使之产生振荡。RCRC的另一个重的另一个重要作用是组成定时电路，决定多谐要作用是组成定时电路，决定多谐振荡器的振荡频率和脉冲宽度。振荡器的振荡频率和脉冲宽度。

7、 振振荡周期的估算：荡周期的估算：T1.4RCT1.4RC 在实际应用中，常通过调换电容在实际应用中，常通过调换电容C C的容量来的容量来粗调振荡周期，通过改变电阻粗调振荡周期，通过改变电阻R R的值来细调振荡的值来细调振荡周期，使电路的振荡频率达到要求。周期，使电路的振荡频率达到要求。任务资料任务资料2.2.脉冲产生电路脉冲产生电路定义：单稳态触发器是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。定义：单稳态触发器是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。它有一个稳定状态（简称稳态）和一个暂稳它有一个稳定状态（简称稳态）和一个暂稳定状态（简称暂稳态）。若无外界触发脉冲定状态（简称暂稳态）。若无外界

8、触发脉冲作用，电路将始终保持稳定状态；作用，电路将始终保持稳定状态；213工作工作特性特性在外界触发脉冲作用下，能在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短通常都暂稳态维持时间的长短通常都是靠是靠RC RC 电路的充、放电过程来电路的充、放电过程来维持的。与触发脉冲的宽度和维持的。与触发脉冲的宽度和幅度无关。幅度无关。任务资料任务资料2.2.脉冲产生电路脉冲产生电路输入输出AABvoov0101101001011011111010工作特征保持稳态下降沿触发上升沿触发12

9、1 1）逻辑符号和引脚排列）逻辑符号和引脚排列A1A1、A2A2和和B B为三个触发信号输入端，为三个触发信号输入端，v0v0和是两个状态互补的输出端，和是两个状态互补的输出端，vOvO为正脉为正脉冲输出端，为负脉冲输出端。冲输出端，为负脉冲输出端。Rext/CextRext/Cext、CextCext是外接定时电阻和是外接定时电阻和电容的连接端。电容的连接端。RintRint是是74LS12174LS121内部内部2k2k的定时电阻的定时电阻的引出端。的引出端。NCNC为空引脚，为空引脚，VCCVCC为电源端，为电源端，GNDGND为接为接地端。地端。2 2）逻辑功能）逻辑功能任务资料任务资

10、料2.2.脉冲产生电路脉冲产生电路定义定义特点特点类型类型是一种靠输入触发信号是一种靠输入触发信号维持的双稳态电路。维持的双稳态电路。电路具有两个稳态，当输电路具有两个稳态，当输入信号电压升高至上限触发电入信号电压升高至上限触发电压时，电路翻转到第二稳态；压时，电路翻转到第二稳态；当输入触发信号降低至下限触当输入触发信号降低至下限触发电压时，电路就由第二稳态发电压时，电路就由第二稳态返回第一稳态。返回第一稳态。反相输出施密特触反相输出施密特触发器和同相输出施密特发器和同相输出施密特触发器。触发器。任务二任务二 了解了解555555时基电路时基电路集成时基电路又称为集成集成时基电路又称为集成定时

11、器或定时器或555555电路，是一种数电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成字、模拟混合型的中规模集成电路，其设计新颖、构思奇妙、电路，其设计新颖、构思奇妙、用途广泛，人们将其赞誉为用途广泛，人们将其赞誉为“伟大的伟大的IC”IC”。它是一种产生时间延迟和它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个部电压标准使用了三个5K5K电阻，电阻，故取名故取名555555电路。其电路类型有电路。其电路类型有双极型和双极型和CMOSCMOS型两大类，二者型两大类，二者的结构与工作原理类似。的结构与工作原理类似。任务目标任务目标了解了解555555时基电路

12、的电时基电路的电路框图和引脚功能，掌握路框图和引脚功能，掌握555555时基电路的逻辑功能。时基电路的逻辑功能。掌握掌握555时基电路构时基电路构成的单稳态触发器和多成的单稳态触发器和多谐振荡器的电路构成，谐振荡器的电路构成，理解其工作原理。理解其工作原理。任务描述任务描述了解了解555555时基电路的电路框图时基电路的电路框图和引脚功能，并熟悉其应用。和引脚功能，并熟悉其应用。任务资料任务资料1.5551.555时基电路的组成时基电路的组成1&COTHTR+VCCuOD5k5k5kC1C2G1G2G3T+2658437RQQ图图9.2.1 9.2.1 555555时基电路内部结时基电

13、路内部结构图构图一般由分压器、比较器、一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等触发器和开关及输出等四部分组成，如图四部分组成，如图9.2.19.2.1。任务资料任务资料1.5551.555时基电路的组成时基电路的组成两个电压比较器两个电压比较器C C和和C C：v v，=1=1；v v，=0=0。 由三个阻值为由三个阻值为5k5k的电阻串的电阻串联组成的分压器（联组成的分压器（555555由此由此得名）。得名）。基本基本RSRS触发器；触发器；放电三极管放电三极管T T及缓冲器。及缓冲器。任务资料任务资料1.5551.555时基电路的组成时基电路的组成 555555集成电路的引脚图如图集成电

14、路的引脚图如图9.2.29.2.2所示，引脚功能如下表所示，引脚功能如下表9.2.19.2.1。 图图9.2.2 5559.2.2 555集集成电路引脚图成电路引脚图 任务资料任务资料1.5551.555时基电路的组成时基电路的组成对于上述功能表对于上述功能表9.2.19.2.1为便于记忆，我们把为便于记忆，我们把THTH输入端电压在大于时作为输入端电压在大于时作为1 1状态，状态，在小于时作为在小于时作为0 0状态；而把输入端电压在大于时作为状态；而把输入端电压在大于时作为1 1状态，在小于作为状态，在小于作为0 0状态。这状态。这样在样在=1=1时，时，555555定时器输入定时器输入TH

15、TH、与输出、与输出Q Q的状态关系可归纳为：的状态关系可归纳为：1 1、1 1出出0 0；0 0、0 0出出1 1；0 0、1 1不变，如表不变，如表9.2.29.2.2所示。所示。表表9.2.2 5559.2.2 555时基电路的功时基电路的功能表能表任务资料任务资料1.5551.555时基电路的组成时基电路的组成当当v v、v v时，电路的工作状态不确时，电路的工作状态不确定。在实际应用中不允许使用，定。在实际应用中不允许使用，应避免。应避免。值值得得注注意意任务资料任务资料2.5552.555时基电路的应用时基电路的应用555555定时器应用广泛，使用方便，除了构成单定时器应用广泛，使

16、用方便，除了构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器电路外，稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器电路外，还可以接成其它各种应用电路。使用时应注意的还可以接成其它各种应用电路。使用时应注意的是是CMOSCMOS、555/556555/556型在绝大多数场合可直接代替双型在绝大多数场合可直接代替双极型极型555/556555/556型使用，且多数参数得以改善。但型使用，且多数参数得以改善。但CMOSCMOS型的驱动电流较双极型的要小，替换时必须型的驱动电流较双极型的要小，替换时必须注意查阅有关器件手册。注意查阅有关器件手册。 任务资料任务资料2.5552.555时基电路的应用时基电路的应用图图9

17、.2.2(a)9.2.2(a)为由为由555555定时器和外接定时元件定时器和外接定时元件R R、C C构成的单稳态触发器。构成的单稳态触发器。触发电路由触发电路由C1C1、R1R1、D D构成，其中构成，其中D D为钳位二极管，稳态时为钳位二极管，稳态时555555电路输电路输入端处于电源电平，内部放电开关管入端处于电源电平，内部放电开关管T T导通，输出端导通，输出端F F输出低电平，当输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经加到有一个外部负脉冲触发信号经加到2 2端。并使端。并使2 2端电位瞬时低于，低电端电位瞬时低于，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电容平比较器动作，单

18、稳态电路即开始一个暂态过程，电容C C开始充电，开始充电， 按指数规律增长。当充电到时，高电平比较器动作，比较器按指数规律增长。当充电到时，高电平比较器动作，比较器A1 A1 翻转，翻转，输出输出V0 V0 从高电平返回低电平，放电开关管从高电平返回低电平，放电开关管T T重新导通，电容重新导通，电容C C上的电上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图如图来到作好准备。波形图如图9.2.2(b)9.2.2(b)所示。所示。任务资料任务资料2.5552.555时基电路的应用时基电路的应用暂稳

19、态的持续时间暂稳态的持续时间twtw（即为延时时间）决定于外接元件（即为延时时间）决定于外接元件R R、C C值的大小。值的大小。twtw=1.1RC=1.1RC通过改变通过改变R R、C C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（端（4 4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。此外尚须用一个续流二极管与脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。此外尚须用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损

20、坏内部功率管。继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。任务资料任务资料2.5552.555时基电路的应用时基电路的应用如图如图9.2.3(a)9.2.3(a)，由，由555555定时器和外接元件定时器和外接元件R1R1、R2R2、C C构成多谐振荡器，脚构成多谐振荡器，脚2 2与脚与脚6 6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过信号，利用电源通过R R1 1、R R2 2向向C C充电，以及充电，以及C C通过通过R2R2向放电端向放电端CtCt放电，使电路产放电，使电路产生振荡。电容生振荡。电容C C在和之间充电和放电，其波形如图在和之间充电和放电，其波形如图9.2.3 (b)9.2.3 (b)所示。输出信号的所示。输出信号的时间参数是时间参数是T Ttwtw1 1twtw2 2， twtw1 10.7(R0.7(R1 1R R2 2)C)C， twtw= =0.7R0.7R2 2C C。555555电路要求电路要