数字7章-脉冲单元电路

1、第7章脉冲(michng)单元电路7.2 集成(j chn)555定时器7.3 施密特触发器7.4 多谐振荡器7.5 单稳态触发器共三十六页一、555定时器的电路(dinl)结构7.2 集成(j chn)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：（1）三个5k电阻组成的分压器。（2）两个电压比较器 C1和C2。1/3VCC2/3VCC（3）基本RS触发器Q（4）缓冲器GvO(5)放电三极管 T共三十六页电路符号1/3VCC2/3VCCQvO共三十六页二工作(gngzu)原理1/3VCC2/3VCCQvO阈值输入vI1触发输入vI2复位RD输出v

2、o三极管T(6)(2)(4)(3)状态2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不变导通截止导通不变功能表(R=1)(R=1)(R=0)(S=0)(S=1)(S=1)(S=0)1/3VCC(S=1)2/3VCC(R=1)(R=0)(2)(6)控制电压端(5)一般不接，若(5)端加电压，则影响(yngxing)比较值。共三十六页7.3 施密特触发器施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢(hunmn)的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。一. 用555定时器构成的施密特触发器1. 电路组成及工作原理1/3VCC2/3VCC(S=0)(R=1)(S=

3、1)(R=1)(R=0)(S=1)上限(shngxin)阈值电压VT+下限阈值电压VT-回差VT1265VCCRDO55537vvI2I1vIC84IvCCVv共三十六页2. 电压(diny)滞回特性和主要参数 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VOL时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。 下限(xixin)阈值电压VT- vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。 VT- =1 /3VCC。 回差电压VT VT= VT+VT-=1 /3VCC1/3VCCVoVi0传输特性VOHVOL2/3VCCVT+VT-VT

4、1/3VCC2/3VCCVT+VT-VT共三十六页电路符号O2vtO1vtVCC2vO1（5）共三十六页二 施密特触发器的应用(yngyng)举例1. 用作整形电路把不规则的脉冲信号(xnho)整形成为矩形脉冲。输出VT+VT-2. 用作接口电路将模拟电路的缓慢变化的信号，转换成为符合数字系统要求的脉冲波形。 输入共三十六页 3. 用于脉冲鉴幅从一系列幅度不同(b tn)的脉冲信号中，选出那些幅度大于VF的输入脉冲。 VIOVItVT-T+V0VVF共三十六页0vCtvO0t7.4 多谐振荡器2/3VCC1/3VCC(S=0)(R=1)(S=1)(R=1)(R=0)(S=1)VCCT止T通T止

5、T通多谐振荡器能产生(chnshng)矩形脉冲波的电路(脉冲信号产生器)。一 用555定时器构成的多谐振荡器1. 电路组成及工作原理vOT共三十六页TT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC2. 振荡(zhndng)频率的估算（1）电容(dinrng)充电时间T1：（2） 电容放电时间T2（三要素法计算）共三十六页2. 振荡频率(pnl)的估算（5）输出(shch)波形占空比q（4）电路振荡频率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC（3）电路振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C共三十六页 二 占空比可调的多谐振荡器电路(dinl)T1=0.71 T2=0.7

6、2 占空比：当电位器调至中点时：R1= R2T1 =T2q=50%1R26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01uFC1vCDD122R共三十六页1. 简易(jiny)温控报警器ICEO三多谐振荡器应用(yngyng)实例共三十六页 2. 双音门铃(mn ln)共三十六页7.5 单稳态触发器 单稳态触发器输出有一个稳态和一个暂稳态；在输入触发脉冲作用(zuyng)下进入暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。一 用555定时器组成(z chn) 单稳态触发器 1. 电路组成及工作原理vO共三十六页稳态S=1R=1暂稳态T止T通S=0VCCS=1R=1R=02=RC

7、ESC2Ov3CCOtVOtCvOItvT通R=1vO稳态 单稳态触发器输出有一个稳态和一个暂稳态；在输入触发脉冲作用下进入(jnr)暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。共三十六页2. 主要参数估算( sun)(1) 输出(shch)脉冲宽度tW（用三要素法计算）（2）恢复时间tre tre=(35)2（3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： T tW稳态暂稳态VCC2=RCESC2Ov3CCOtVOtCvOItv注意：要求输入窄脉冲触发tPtP tWR=0S=0Tmin= tWtre最高工作频率:共三十六页26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIR0

8、.01uvOCdRdvd微分(wi fn)网络3.允许输入宽脉冲(michng)触发的单稳VCCvIvdtWtPvOvC共三十六页共三十六页 1. 整形(zhng xng) 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(xin tn)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，宽度由tW决定。Iv二单稳态触发器的应用共三十六页2. 延时与定时(dn sh)（1）延时图中，vO的下降(xijing)沿比vI的下降沿滞后了时间tW。（2）定时1vIvO单稳&与门vFOvtWvOvFOv与门打开的时间是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。共三十六页3. 触摸(ch

9、m)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(cnsh)调节。84762153555+VCCRLR2100kC100ufC10.01uf(+6V)P1MR1共三十六页4. 触摸(ch m)、声控双功能延时灯555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击掌声传至压电陶瓷(toc)片时，HTD将声音信号转换成电信号，经T2

10、、T1放大，触发555，使555输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯亮；同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述效果。共三十六页二单稳态触发器的重复(chngf)触发（1） 不可(bk)重复触发的单稳态触发器（2） 可重复触发的单稳态触发器共三十六页可重复(chngf)触发的单稳态触发器共三十六页三集成(j chn)单稳态触发器74121A1、A2是下沿有效的触发信号(xnho)输入端，B是上沿有效的触发信号输入端。保持稳态0 10 10 10 10 1 0 1 01 1 下沿触发1 1 1 1 1上沿触发工作特征vO vO输 出0

11、 0 A1 A2 B输 入74121功能表共三十六页集成(j chn)单稳态触发器74121的外部元件连接方法:（b）使用内部(nib)电阻Rint且电路为上升沿触发的连接方式。（a）使用外部电阻Rext且电路为下降沿触发的连接方式。共三十六页74121的主要参数 (1) 输出脉冲宽度tW 使用外接电阻： tW 0.7RextC 使用内部电阻： tW 0.7RintC（2）输入触发脉冲最小周期(zhuq)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 74121内部电阻=2k，外接电阻Rext可在1.440

12、k之间选择， 外接电容C可在10pF10F之间选择， 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%。共三十六页练习一：下电路是由555构成的锯齿波发生器，三极管T和电阻R1、R2、Re构成恒流源电路，给定时电容C充电(chng din)，当触发输入端输入负脉冲后，画出触发脉冲、电容电压VC及555输出端vo的电压波形，并计算电容C的充电时间。 。充电电流：充电(chng din)时间：共三十六页练习二：下图所示电路是由两个555定时器构成(guchng)的频率可调而脉宽不变的方波发生器，试说明其工作原理；确定频率变化的范围和输出脉宽；解释二极

13、管D在电路中的作用。共三十六页练习三：下 图为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大(fngd)后的心电信号，其幅值vIm=4V。（1）对应vI分别画出图中vo1、vo2、vo三点的电压波形；（2）说明电路的组成及工作原理。共三十六页共三十六页 基本(jbn)要求 1.熟练掌握555定时器的结构及功能。 2.熟练掌握555定时器构成(guchng)的三种基本脉冲电路（施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器）的结构、工作原理、主要参数的计算。会分析555定时器应用电路的工作原理。 共三十六页共三十六页内容摘要第7章脉冲单元电路。7.3 施密特触发器。控制电压端(5)一般不接，若(5)端加电压，则影响比较值。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