数字电子技术基础第八章脉冲电路

8.2555定时器及其应用

8.4施密特触发器

8.5单稳态触发器

8.3多谐振荡器重点:555定时器及其应用

8.1概述第8章脉冲电路高、低电平1、01.矩形脉冲的特性参数TT—脉冲周期UmUm—脉冲幅度0.5UmtWtW

—脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr

—上升时间tftf

—下降时间

8.1概述脉冲信号:是指一种持续时间极短的电压或电流波形。2.获得脉冲的方法：1）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。由多谐振荡器来实现555定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。2）将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩形脉冲。由施密特触发器和单稳态触发器来实现555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器等。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测等。8.2集成555定时器电阻分压器电压比较器基本RS触发器复位输入端(0)输出缓冲反相器集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G8.2.1555定时器的电路结构与工作原理

010TvovICvI1vI2vo’C1C2+--+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5k

5k

5k

&&1VCC(8)G

如果悬空0101010110111保持保持工作原理

8.2.2555定时器的功能表不变不变1导通01截止11导通00××放电管T输出(UO)复位()触发输入(UI2)阈值输入(UI1)输出输

入8.2.3

555定时器的外引脚555123487651–接地端2–低位触发置1端3

–输出端4–低电平复位端5–电压控制端6–高位触发置0端7--开关(放电)端8--电源端“3入1出1开关”

是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。

没有稳定状态，只有两个暂稳态。多谐振荡器多谐振荡器8.3多谐振荡器主要内容:｛8.3.1由555定时器构成的多谐振荡器8.3.3石英晶体振荡器8.3.4多谐振荡应用举例8.3.2用门电路构成的多谐振荡器主要内容:｛电路组成和工作原理参数的估算及占空比可调电路8.3.1由555定时器组成的多谐振荡器

R1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL1.电路组成和工作原理

实验室1+VCC865724TDuO3&&1&Q2.参数的估算1）C充电时间tw12）C放电时间tw2

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2T3）频率f

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2TT=0.7（R1+2R2）C周期：频率：占空比：4）占空比q3.占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C实验室8.3.2用门电路构成的多谐振荡器工作原理：1.反相器静态工作在转折区（放大）;2.由两个反相器和电容连接成正反馈电路.。电路的振荡周期T=1.3RC

特点：频率稳定，精度高。1.符号和电抗的频率特性电感性电容性fXf0O公元１９２２年美国卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。

巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。

8.3.3石英晶体振荡器2.石英晶体多谐振荡器11C1R1R2C2uo工作原理：1.反相器静态工作在转折区（放大）;2.石英晶体X

=

0,回路构成正反馈;3.C1、

C2为耦合电容。电阻取值范围：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M3.CMOS石英晶体多谐振荡器放大器RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0电容三点式秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T’触发器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz为保证CMOS反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF

取值为:1.模拟声响电路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo28.3.4多谐振荡器应用举例

2.数字计时器

实验室3.防盗报警电路实验室4.秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T触发器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz例题1:电路如图所示，其中RA=RB=10kΩ,C=0.1μF。1.在Uk为高电平期间，由555定时器构成的是什么电路?其输出U0的频率f0=?2.分析由JK触发器FF1、FF2、FF3构成的计数器电路，要求：写出驱动方程和状态方程，画出完整的状态转换图；设Q3、Q2、Q1的初态为000，Uk所加正脉冲的宽度为Tw=5/f0，脉冲过后Q3、Q2、Q1将保持在哪个状态？例题2:电路如图所示，其中R1=47kΩ;R2=39kΩ,C=12μF。1.画出Q0、Q1;的波形;2.求输出波形Q2的频率。

主要内容:｛用555定时器构成的施密特触发器集成施密特触发器施密特触发器应用8.4施密特触发器（SchmittTrigger）8.4.1用555定时器构成的施密特触发器1.普通反相器和施密特反相器的比较AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT–上限阈值电压下限阈值电压uY回差电压：2.电路组成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理

uItUOH

uOtUOLOO011010UCO外加UCO时,可改变阈值和回差电压+VDDuO2uI上升时与2VCC/3比uI下降时与VCC/3比

uItUOH

uOtUOLOOuI上升时与2VCC/3比uI下降时与VCC/3比

VCC

84555

6

2

vI

vO

VIC

0.01mF

7

3

5

1

3.滞回特性及主要参数1)滞回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+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2)主要静态参数回差电压下限阈值电压回差电压UT=UT+–UT–8.4.2集成施密特触发器1.CMOS集成施密特触发器1）引出端功能图CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B2）主要静态参数CC40106、CC4093的主要静态参数电参数名称符号测试条件参数单位VDD最小值最大值上限阈值电压UT+510152.24.66.83.67.110.8V下限阈值电压UT–510150.92.542.85.27.4V滞回电压UT510150.31.21.61.63.45V2.TTL集成施密特触发器（略）8.4.3施密特触发器的应用1.接口与整形1）接口MOS或CMOS1把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲正弦波振荡器12）整形输入输出UT+UT–2.阈值探测、脉冲展宽1）阈值探测输入UT–UT+输出2）脉冲展宽CAuOuIuA集电极开路输出uIuAuOUT+UT–虚拟实验室1uoCR3.用于波形的产生思考题:1.输出波形的振荡频率如何计算?2.如由7号端输出,输出波形如何?8.5单稳态触发器特点:1.有一个稳态和一个暂稳态；2.在外来触发脉冲作用下,电路将从稳态翻转到暂稳态；暂稳态停留一段时间后,又返回到稳定状态;3.暂稳态持续时间仅取决于电路的参数。主要内容:｛由555定时器构成的单稳态触发器集成单稳态触发器单稳态触发器应用电路分析1.电路组成及工作原理RCuIuC1+VCC865724TDuO3&&1&Q8.5.1用555定时器构成的单稳态触发器62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–uOuIVCC0uC02VCC/3VCCuO2.主要参数输出脉冲宽度

twtw8.5.2集成单稳态触发器1.非重触发单稳态触发器74121非重触发—只能在稳态接受输入信号。1）图形符号1>1&TR–ATR–BTR+RintCextRICXRX/CXRext

/

Cext表示不属于逻辑状态连接下降沿触发输入上升沿触发输入非重复触发外接定时电阻、电容VCC内接定时电阻引出端2）功能表输入输出注TR–ATR–BTR+QQ01

0101101010101保持稳态11

111下降沿触发0

0上升沿触发3）主要参数输出脉宽

tw:输入触发脉冲最小周期

Tmin

:周期性输入触发脉冲占空比

q:2.可重触发单稳态触发器74122可重触发—在暂稳态期间,能够接受新的触发信号。1）图形符号1TR–ATR–BTR+ARintCextRICXRX/CXRext

/

Cext&RTR+BRD直接复位可重复触发2）功能表输入输出注RDTR–ATR–BTR+ATR+BQQL

HHLLLHLHLHLH复位保持稳态HLHHL

H

HLHLHL

HH

LHH上升沿触发HHHHHHHH

HHH下降沿触发当定时电容C>1000pF时:8.5.3单稳态触发器的应用1.触摸定时控制开关

虚拟实验室62158435557+6VRC0.01m2.脉搏测试仪虚拟实验室3.延时1uIuO&uOuFuIuOtW4.定时选通uFuO5.整形uIuO第8章小结一、555定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。55512348765双极型(TTL)电源:4.516V单极型(CMOS)电源:318V带负载能力强62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、多谐振荡器是一种自激振荡电路，