第7章脉冲波形的产生与变换

第7章脉冲波形的变换与产生7.2

施密特触发器7.3

多谐振荡器7.1

单稳态触发器7.4

555定时器及应用2/1/202313、重点掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。1、正确理解单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路工作方式及应用。2、掌握555定时器的工作原理。教学基本要求2/1/20232①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态；单稳态触发器的工作特点：②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持,经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅取与RC参数值有关。7.1单稳态触发器2/1/20233

门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器不可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同单稳态触发器的分类工作特点划分2/1/20234vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发2/1/20235单稳态触发器的应用1.定时

该电路可用于频率计2/1/20236

2.延时2/1/202373.噪声消除电路

单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。如用I作为下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入,就会造成计数错误.2/1/202387.2施密特触发器1、施密特触发器的工作特点①施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。②电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（VT-）。2/1/20239同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器

oVT+

vO

VOH

VOL

VT-

vI2、施密特触发器的电压传输特性2/1/2023103、施密特触发器的应用

VT+VT_vT+vT-（1）波形变换

2/1/202311（2）波形的整形vI

VT+

VT–

0

t

vO

VOH

VOL

0

t

(b)

2/1/202312vovI合理选择回差电压，可以消除干扰信号。

（3）消除干扰信号2/1/202313oυI（4）幅度鉴别

2/1/202314①多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态；多谐振荡器的工作特点：②通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发；③输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。7.3多谐振荡器2/1/202315

开关电路

RC延时环节多谐振荡器的基本组成：开关器件：产生高、低电平反馈延迟环节（RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后，反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态，以获得所脉冲波形输出。2/1/2023167.4.1555定时器工作原理7.4555定时器及其应用7.4.2555定时器构成单稳态触发器7.4.3555定时器构成施密特触发器7.4.4555定时器构成多谐振荡器7.4.5555定时器应用实例2/1/202317

555定时器为数字—模拟混合集成电路。可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3个5KΩ的电阻分压器，故称555。在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。2/1/202318各公司生产的555定时器的逻辑功能与外引线排列都完全相同

双极型产品CMOS产品单555型号的最后几位数码5557555双555型号的最后几位数码5567556优点驱动能力较大低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围5~16V3~18V负载电流可达200mA可达4mA2/1/2023191.电路组成电阻分压器电压比较器基本RS触发器放电管T缓冲器7.4.1555定时器工作原理2/1/202320（1）

电阻分压器由3个5kΩ的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电压。2/1/202321（2）

电压比较器

C1和C2。当U＋＞U－时，

UC输出高电平，反之则输出低电平。

2/1/202322CO为控制电压输入端。当CO悬空时，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。当CO＝UCO时，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO

2/1/202323

TH称为高触发端，TR称为低触发端。

2/1/202324（3）

基本RS触发器其置0和置1端为低电平有效触发。

R是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使R处于高电平。

2/1/202325（4）

放电管TT是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开关。

输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。2/1/202326（5）缓冲器缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。2/1/2023272.工作原理

TH接至反相输入端，当TH＞UR1时，UC1输出低电平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0）；

TR接至同相输入端，当TR＜UR2时，UC2输出低电平，使触发器置1，故称为低触发端（有效时置1）。

555定时器的功能表2/1/2023287.4.2555定时器构成单稳态触发器一、555如何构成单稳态触发器？思路：外触发＋自动返回使低触发置1端TR有效→暂稳态1

通过电容C的充放电使高触发置0端TH有效→稳态0外触发：自动返回：2/1/202329二、555构成单稳态触发器的电路1、电路图电路元件是如何连接的？2/1/2023302、工作原理①当触发脉冲uI为高电平时,VCC通过R对C充电,当VTH=uC≥2/3VCC时,高触发端VTH有效,输出置0；此时,放电管导通,C放电,VTH=uC=0。电路处于稳态0。③此时放电管T截止，VCC通过R对C充电。④当VTH=uC≥2/3VCC时,使高触发端VTH有效,输出置0状态,电路自动返回稳态0，此时放电管T导通。⑤电路返回稳态后，C通过导通的放电管T放电，使电路迅速恢复到初始状态。②当触发脉冲uI下降沿到来时，低触发端TR有效，输出置1状态，电路进入状态1。（暂稳态1）2/1/202331Vct03、工作波形Vit0Vot0Tw输出脉冲的宽度Tw≈1.1RCTw可重复触发？不可重复触发？2/1/2023324、用555定时器组成可重复触发单稳态触发器Vit0Vot0Vct0TwTw2/1/2023335、应用（1）触摸定时控制电路2/1/2023345、应用（2）心律失常报警电路2/1/202335VAt0VEt0VBt0TwVit0报警2/1/2023366、应用multisim仿真软件分析脉冲电路2/1/2023376、应用multisim仿真软件分析脉冲电路2/1/202338如将5脚外接电压Vco，电路的脉宽会改变吗?Vco增加，脉宽如何改变?是增加或减小?课后探究：2/1/202339思考：施密特触发器的特点？回差特性：上升过程和下降过程有不同的转换电平UT＋和UT－。

如何与555定时器发生联系？

内部比较器有两个不同的基准电压UR1和UR2。7.4.3555定时器构成施密特触发器2/1/202340如果在UIC加上控制电压VDD，对电路有什么影响？输出波形有什么变化？2/1/202341利用放电管T作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而改变TH=TR，则交替置0、置1。

设计思想：

多谐振荡器是无稳态电路，两个暂稳态不断地交替。

7.4.4555定时器构成多谐振荡器2/1/202342电容C充电τ充=(R1+R2)C电容C放电τ放=R2C振荡器输出脉冲uO的工作周期为：T≈0.7(R1+2R2)CtPL=R2C1n2≈0.7R2C

tpH=(R1+R2)C1n2≈0.7(R1+R2)C

2/1/202343用555定时器组成占空比可调的多谐振荡器tPL=RBC1n2≈0.7RBC

tpH=RAC1n2≈0.7RAC

2/1/2023447.4.5555定时器应用实例2/1/2023452/1/2023462/1/2023472/1/202348本章介绍了各种产生和变换矩形脉冲的电路。

单稳态触发器只有一个稳态，在外加触发脉冲作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的持续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号无关。因此，单稳态触发器可以用于产生脉宽固定的矩形脉冲波形。

施密特触发器有两种稳态，但状态的维持与翻