触发器等原理及应用概要PPT课件

1、（一）555定时器的电路结构一.集成555定时器电压比较器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下几部分组成：由以下几部分组成：（1）三个5k电阻组成的分压器。（2）两个电压比较器 C1和C2。C1v+vvOCC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)第1页/共31页（3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(

2、7)vT,放电端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR电路符号第2页/共31页（二）工作原理（二）工作原理（1）4脚为复位输入端（ RD ），当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)1/3VCC2/3VCC第3页/共31页（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输

3、入端，两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位v阈值输入控制电压触发输入O(7)vT,放电端(1)1/3VCC2/3VCC阈值阈值输入输入阈值阈值输入输入复复位位输输出出vI1vI2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不变不变功能表第4页/共31页二二. .施密特触发施密特触发器器施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。（一） 用555定时器构成的施

4、密特触发器1. 电路组成及工作原理1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RvvItO1vt1/3VCC2/3VCC第5页/共31页OVIV电路符号电路符号Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放电端I1(3)GV&vO 1CC(4)TC CCI2(8)5k5k2RC C(1)&11/3VVO 21RvIvCC2第6页/共31页2. 电压滞回特性和主要参数 （2）主要静态参数 （a）上限阈值电压VT+ vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VO L时 ， 所 对 应 的 输 入 电 压 值 。VT+=2/3VC

5、C。 （b）下限阈值电压VT vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VO H时，所对应的输入电压值。VT=1 /3VCC。 （3）回差电压VT VT= VT+VT=1 /3VCC（1）电压滞回特性1/3VCCVoVi0传输特性传输特性VOHVOL2/3VCCvItO1vt1/3VCC2/3VCCVT+VT VTVT+VT VT第7页/共31页OVIV电路符号电路符号Cv5kS1(2)2/3V(7)(6)v&放电端I1(3)GV&vO1CC(4)TCCCI2(8)5k5k2RCC(1)&11/3VVO21RvIvCC2O2vtO1vtVCC21265VCCRDO5

6、553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RvvO1第8页/共31页（二）集成施密特触发器 2. TTL集成施密特触发器74LS14 12345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVD DSSCC401061. CMOS集成施密特触发器CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YG N D8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC74LS14第9页/共31页（三）施密特触发器的应用举（三）施密特触发器的应用举例例1. 用作接口电路将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。2. 用作整形电路把不规则的

7、输入信号整形成为矩形脉冲。正正弦弦波波振振荡荡器器1VO输入输出VT+VT-第10页/共31页 3. 用于脉冲鉴幅从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。 VIOV1ItVT-T+V0VOV0t第11页/共31页0vctvo0t三.多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器能产生矩形脉冲波的自激振荡器。能产生矩形脉冲波的自激振荡器。（一）用555定时器构成的多谐振荡器1. 电路组成及工作原理26VCCRDO5 55 55 53vI2I1v84v7RRVCC12C150.01FC1vCP2/3VCC1/3VCC第12页/共31页(6)放电端(2)5k1RT5k&C&1

8、GSC25k(4)O(3)(7)v(1)(8)CCVvvC1PRRCI22vI12/3V1/3VC CC C555组成多谐振荡器第13页/共31页2. 振荡频率的估算（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）（2） 电容放电时间T2（3）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）输出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCC CRR)(7 . 021 CCCCCCCCVVVV3231ln1 CRT227 . 0 CRRTf)2(43. 1121 212112RRRRTTq （4）电路振荡频率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC第14页/共3

9、1页（二）占空比可调的多谐振荡器电（二）占空比可调的多谐振荡器电路路 利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。 可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：21121121117 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTTTTTq 26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01FC1vCDD121R2R第15页/共31页（三）石英晶体多谐振荡（三）石英晶体多谐振荡器器有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。 由晶体本身

10、的特性决定： fs fp f0（晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-1010-11。1.石英晶体的选频特性uu石英晶体fX感性感性0fsfp容性容性第16页/共31页2. 石英晶体多谐振荡器（1）串联式振荡器 R1、R2：使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。 对于TTL门，常取R1=R2=0.72k，对于CMOS门，常取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合电容。 石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满足振荡条件。因此，电路的振荡频率= f0，与外接元件R、C无关，所以这种电路振荡频率的稳定度很高。111

11、RG1R12G1C2Cov第17页/共31页（ 2 ） 并 联 式 振 荡器 RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路。电路的振荡频率= f0。反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。CR1C112G21GF10M20pF5 50pFov第18页/共31页四四. .单稳态触发单稳态触发器器 单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1

12、时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（一）用555定时器组成单稳态触发器1. 电路组成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F第19页/共31页26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F（2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。2Ov3CCOtVOtCvOItv第20页/共31页(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放电端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O第21页/共

13、31页（3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，三极管T截止，VCC经R向C充电。时间常数1= =RC，vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F2Ov3CCOtVOtCvOItv（4）自动返回时间当vC上升至2/3VCC时，vO变0，电路由暂稳态重新转入稳态。（5）恢复过程当暂稳态结束后，C通过饱和导通的T放电，时间常数 2= =RCESC，由于RCES很小，所以放电很快。C放电完毕，恢复过程结束。第22页/共31页2Ov3CCOtVOtCvOItv2. 主要参数估算(1) 输出脉冲宽度Tw

14、（用三要素法计算）reWttTf 11minmaxCRVVVtvvvvtCCCCCCWCCCCW1 . 1320ln)()()0()(ln11 （2）恢复时间tre tre=（35）2（3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 最高工作频率:TTW第23页/共31页（二）集成单稳态触发器（二）集成单稳态触发器7412174121A1、A2是下沿有效的触发信号输入端，B是上沿有效的触发信号输入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121保持稳态0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿触发1 1 1

15、 1 1上沿触发工作特征vO vO输 出0 0 A1 A1 B输 入74121功能表第24页/共31页集成单稳态触发器7412174121的外部元件连接方法: :（b）使用内部电阻Rint且电路为上升沿触发的连接方式。AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICext(a)AABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV(b)（a a）使用外部电阻Rext且电路为下降沿触发的连接方式。第25页/共31页74121的主要参数 (1) 输出脉冲宽度tW 使

16、用外接电阻： tW 0.7RextC 使用内部电阻： tW 0.7RintC 74121内部电阻=2k，外接电阻Rext可在1.440k之间选择， 外接电容C可在10pF10F之间选择，（2）输入触发脉冲最小周期Tmin Tmin= tWtre（3）周期性输入触发脉冲占空比q 定义： q = tW/T 最大占空比： qmax= tW/ Tmin所以，当R=2k时， 最大占空比qmax为67%； 当R=40k时，最大占空比qmax可达90%。第26页/共31页（三）单稳态触发器的应（三）单稳态触发器的应用用1. 延时与定时（1）延时图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。（2）定时当v

17、/O=1时，与门打开，vO= vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。与门打开的时间是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。1&vIvO单稳与门vFOvvItWvOvFOv第27页/共31页 2. 整形 单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。IvvOtW第28页/共31页3. 触摸定时控制开关 555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P第29页/共31页本章小结本章小结1多谐振荡器是一种自激