电工技术电子技术清华36脉冲信号的产生与整形课件

1、第36讲第16章 脉冲信号的产生与整形16.1 由门电路构成的多谐振荡器和 单稳态触发器16.2 集成单稳7412316.3 集成定时器555 7/28/2022电工技术第16章 脉冲波形的产生与整形16.1 由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 16.1.1由门电路构成的多谐振荡器 16.1.2由门电路构成的单稳态触发器16.2 集成单稳态触发器74LS123 16.2.1集成单稳态触发器74LS123的功能 16.2.2集成单稳态触发器74LS123的应用举例16.3集成定时器555 16.3.1 555定时器的工作原理 16.3.2 555定时器的应用 7/28/2022电工技术 16

2、.1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 一、由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）:111u1u2u30tu3缺点: 因门电路传输延迟时间很短（10nS左右），所以振荡频率太高,并且不可调整。16.1.1由门电路构成的多谐振荡器7/28/2022电工技术二、带RC延时电路的多谐振荡器111u1u2u3CARRSG1G2G3时间常数 RC门电路传输延迟时间u3 周期：T 2.2 RCRS：限流电阻，几百输出7/28/2022电工技术0tu30tu20tu10tuAUT假设：开始时u3=0当uAUT时，u3不反

3、转u1CR1u2 =0.3VA111u1u2u3CARRSG1G2G3带RC延时电路的环行振荡器分析7/28/2022电工技术0tu30tu20tu10tuAUT当uA=UT时，u3反转，u1、u2也同时反转111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022电工技术0tu30tu20tu10tuAUT 由于电容电压不能 突变,当u1 发生下跳时,uA有一突变。111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022电工技术0tu30tu20tu10tuAUT111u1u2u3CARRSG1G2G3u2u1，电容反向充电 , uA上升。7/28/2022电工技术0tu30tu20tu1

4、0tuAUT当uA=UT 时，u3、u1、u2反转111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022电工技术0tu30tu20tu10tuAUTU由于u1上跳，电容电压不能突变，所以uA上跳，然后uA下降，进入下一个周期。111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022电工技术T0tu30tu20tu10tuAUTU可以推导，输出信号的周期近似为:T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G37/28/2022电工技术三、RC耦合式振荡器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA当R1=R2=R , C1=C2=C时 输出信号的周期近似为:T 1.4 RC7/28/

5、2022电工技术四、石英晶体振荡器输出方波uO的频率 =石英晶体的固有谐振频率石英晶体等效电路石英晶体11R1R2CuoAR1=R2=1kC=0.1F优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源7/28/2022电工技术单稳态触发器: 输出端只有一个稳定状态, 另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态暂稳态16.1.2 由门电路构成的单稳态触发器由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态经延时电路延时后，又自动返回稳定状态7/28/2022电工技术一、由门电路构成的积分型单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0

6、tt1当ui=0时u1u2RC1&uiAui：外部触发脉冲当ui上跳时， u1下跳因uA不能突变，所以u2下跳7/28/2022电工技术0tuiu1uAu20t0t0tt1u1下跳后，C放电，uA下降UTTWTW=1.1RCu1u2RC1&uiA当uA=UT时，u2上跳，输出一个宽度为TW的负脉冲当ui下跳时，u1上跳，C再充电， uA上升为高电平。7/28/2022电工技术uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺点： 若C的放电太慢，在 t1- t3期间, uAUT , 失去对 u2 低电平宽度的控制作用u1u2RC1&uiAu2将随着ui变为0而变为17/28/2022电工技术u1u

7、2RC1& uiA&ui,1u3 ( a )( b )改进型电路u1u2RC1&uiA7/28/2022电工技术u1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改进的积分型单稳触发器工作原理特点: 输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响u1u2RC1& uiA&ui,1u3 7/28/2022电工技术二、由门电路构成的微分型单稳态触发器(略)7/28/2022电工技术16.2 集成单稳态触发器74LS123 74LS123 内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻( RT )和定时电容( CT )决定。单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入信号。ABQQCLRR

8、T/CTCTABQQCLRRT/CTCT1216.2.1 集成单稳态触发器74LS123的功能7/28/2022电工技术触发74LS123功能表ABQQCLRRT/CTCT+5V清0CLRABQQ说明000000011111111稳态稳态触发触发时：Q端得到正脉冲 Q端得到负脉冲7/28/2022电工技术ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW = 0.45 RT CT 单位 RT：k, CT: pF, tW: nSCT 1000PFRTCTCTRTTWAQQTWBQQ7/28/2022电工技术16.2.2集成单稳态触发器74LS123应用举例例1.用单稳

9、进行彩灯的延时控制BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRT延时时间7/28/2022电工技术QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 ( 1 )7 4 L S 1 9 4 ( 2 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V移位输入DW1DW2时钟+5V+5V9108发光二极管串行移位寄存器单稳态触发器彩灯控制过程:全亮由左到右逐个灭全灭延时全亮,周而复始7/28/2022电工技术例2.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲(数字测速系统)放大器电机圆盘红外发射红外接收单稳整形计数器定时器(晶体振

10、荡器)显示译吗器数码显示器uiuo转/分分频器uiuo7/28/2022电工技术16.3 集成定时器55516.3.1 555定时器的工作原理一、内部电路组成内部电路组成:(1)分压器(3个R)(2)电压比较器 (A1、A2）(3)RS触发器(4)反相器(5)晶体管T+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR7/28/2022电工技术1端GND 地2端TR 低电平触发输入 3端UO 输出4端RD 直接清05端CV 电压控制，不用 时经0.01F电容 接地6端TH 高电平触发输入7端D 三极管集电极8端VCC 电源(4.5V18V)16.3.1 555定时器的

11、工作原理(续)二、引脚功能+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR7/28/2022电工技术16.3.1 555定时器的工作原理(续)三、工作原理 各部分的功能+A1+A2RSQQTRCOTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR(1)分压器为比较器提供基准电压，A1的基准电压为 ，A2的基准电压为 。（2）阈值端（TH）和触发端（TR）的外加输入信号和两基准电压比较。当TH 时，A1输出高电平；当TR 时，A2输出高电平。反之，两比较器输出低电平。 （3）A1、A2的输出作为RS触发器的输入。R=1时，Q=0；S=1时，Q=1（4）RS触发器的反相输出端经反相驱动后输出UO,即UO=Q(5)当Q=0时,T导通；Q=1时，T截止。7/28/2022电工技术16.3.1 555定时器的工作原理(续)三、工作原理 功能表555定时器的功能表RDTHTRUOT10001100导通导通截止保持2VCC/3时， uo=0, T导通,电容C很快放电,电路恢复到初始状态。7/28/2022电工技术555单稳电路波形图上电清0：由于CS的作用，上电后uo=0，T导通，uc=07/28/2022电工技术555单稳电路波形图当ui为高电平时， uo保持，仍为uo=07/28/2022电工技术555单稳电路波形图当ui