6.数字逻辑与数字系统之脉冲波形的产生和整形教程

1、电子技术数字电路局部第六章 脉冲波形发生器和整形电路1第一页，共三十三页。第六章 脉冲波形发生器与整形电路6.1 555定时器极其应用 6.3 连续矩形脉冲波的产生6.2 单脉冲的产生6.4 单稳态触发器6.5 555定时器的原理和应用2第二页，共三十三页。6.1 555定时器极其应用555定时器的优点：1定时的精度、工作速度和可靠性高；2使用的电源电压范围宽，从 2V 18V，能 和数字电路直接连接；3有一定的输出功率，可驱动微电机、指示 灯、扬声器等；4结构简单，使用灵活，用途广泛。3第三页，共三十三页。用途：可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、检测电路、电源变换电路、频率变换电路。

2、4第四页，共三十三页。6.1.1 555定时器的结构及工作原理控制电压复位控制置位控制放电端DIS地GNDDIS5第五页，共三十三页。1.电路结构共有 8 条腿。1比较器由运算放大器组成。作用：将输入的模拟电压和基准电压进行比较。 输入为模拟信号，输出为数字信号。6第六页，共三十三页。+VAVBUfUiVO同相比较器： Ui Uf ， VO =1 VA VB Ui Uf ， VO =0 VA Uf ， VO =0 Ui 1/3 VCC)。 当 uC 2/3 VCC 时，满足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放电管 V 迅

3、速放电完毕，uC 0 V。这时TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低电平不变。因此，稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。充电工作原理 导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH16第十六页，共三十三页。 2. 触发进入暂稳态 (二)工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC当输入 uI 由高电平跃变为低电平(应 1/3 VCC )时，使 TR = UIL1/3 VCC而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管

4、V截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。UILUOH充电17第十七页，共三十三页。工作波形与参数估算 18第十八页，共三十三页。uOuIVCC0uC02VCC/ 3VCCuO三、主要参数1. 输出脉冲宽度 twtwuC0+ = 0,uC = VCC ,uCtw = 2VCC / 362784153555RC+VCC0.01 FuI+uC19第十九页，共三十三页。电路组成及工作原理工作原理 uItUOH uOtUOLOOuI 上升时与 2VCC/3 比uI 下降时与 VCC/3 比6.1.3 用555定时器接成施密特触发器20第二十页，共三十三页。滞回特性及主要参数(一) 滞回特性U

5、TOuIuOUOHUOLUT+uI 增大时与上限阈值比特点:uI 减小时与下限阈值比上限阈值电压(二) 主要静态参数回差电压下限阈值电压回差电压UT = UT+ UT21第二十一页，共三十三页。6.1.4 555 定时器构成的多谐振荡器+VCCuO83165724&1TDR1R2CuC uCtUOH uOtUOL一、电路组成和工作原理 62784153555R1C1+R2C2+VCC22第二十二页，共三十三页。二、振荡频率的估算和占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC1. C 充电时间 tw1uC0+ = VCC / 3,uC = VCC充电时间常数1= R1+R2C2.

6、 C 放电时间 tw2可求得:放电时间常数2 = R2C一 振荡频率的估算23第二十三页，共三十三页。3. 振荡频率 f uCtUOH uOtUOLtw1tw2Ttw1= 0.7 (R1+R2) Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7R1+2R2C振荡周期：振荡频率：占空比：24第二十四页，共三十三页。二 占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7R1+R2C25第二十五页，共三十三页。6.5 555定时器的原理和应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强

7、, 目前得到了非常广泛的应用。 6.5.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几局部 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体的 结构见后图。26第二十六页，共三十三页。(3) 多谐振荡器: 简易电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC /32VCC /3首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器:0tuo输出波形27第二十七页，共三十三页。 设电容C 原先未充电, 故 TH = TR VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的晶体管 T 截

8、止 , 电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。uC0tVCC /32VCC /30tuo 在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC28第二十八页，共三十三页。uC0tVCC /32VCC /30tuouC一旦充至2VCC /3，那么 TH = TR =2VCC /3 、uo由1翻转为 0 。同时555内的晶体管 T 导通,电容 C 经 R2 、T放电, 一直至VCC /3 ，使得uo 回到 1 , 进入循环 .t1t2t3 在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。4816235

9、7R1R2CuC555DTHTRuoVCC29第二十九页，共三十三页。0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2输出方波的周期 T的计算:T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC30第三十页，共三十三页。0tuouC0tVCC /32VCC /3T1T2如何改变方波的占空比？改变充放电回路的时间常数即可。 充电时间常数：R1+R2C 放电时间常数：R2C48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC31第三十一页，共三十三页。48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图 简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音调 。32第三十二页，共三十三页。内容总结电子技术。6.3 连续矩形脉冲波的产生。6.5 555定时器的原理和应用。6.1 555定时器极其应用。4结构简单，使用灵活，用