数字电路课件五

第6章 脉冲电路课时：4学时第6章 脉冲电路6.1集成555定时器6.2施密特触发器6.3多谐振荡器6.4单稳态触发器本章小结6.1集成555定时器6.1.1555定时器的电路结构6.1.2555定时器的工作原理6.1.1555定时器的电路结构电压比较器的功能：v+>v-，vO=1v+<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。（3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。电路符号6.1.2555定时器的工作原理（1）4脚为复位输入端（RD），当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。1/3VCC2/3VCC（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。1/3VCC2/3VCC阈值输入阈值输入复位输出vI1vI2RDvo×＜2/3VCC＞2/3VCC＜2/3VCC×＜1/3VCC＞1/3VCC＞1/3VCC0111010不变功能表6.2施密特触发器6.2.1用555定时器构成的施密特触发器6.2.2集成施密特触发器6.2.3施密特触发器的应用举例施密特触发器——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。1.电路组成及工作原理1/3VCC2/3VCC6.2.1

用555定时器构成的施密特触发器电路符号2.电压滞滞回特特性和和主要要参数数（2）主要要静态态参数数（a）上限阈阈值电电压VT+vI上升过过程中中，输输出电电压vO由高电电平VOH跳变到到低电电平VOL时，所所对应应的输输入电电压值值。VT+=2/3VCC。（b）下限阈阈值电电压VT——vI下降过过程中中，vO由低电电平VOL跳变到到高电电平VOH时，所所对应应的输输入电电压值值。VT—=1/3VCC。（3）回差电电压ΔVTΔVT=VT+－VT—=1/3VCC（1）电压压滞回回特性性1/3VCCVoVi0传输特性VOHVOL2/3VCC1/3VCC2/3VCCVT+VT——ΔVTVT+VT——ΔVT电路符号O2vtO1vtVCC2vO16.2.2集成施施密特特触发发器2.TTL集成施施密特特触发发器74LS141.CMOS集成施施密特特触发发器CC401066.2.3施密特特触发发器的的应用用举例例1.用作接接口电电路——将缓慢慢变化化的输输入信信号，，转换换成为为符合合TTL系统要要求的的脉冲冲波形形。2.用作整整形电电路——把不规规则的的输入入信号号整形形成为为矩形形脉冲冲。输入输出VT+VT-3.用于脉脉冲鉴鉴幅——从一系系列幅幅度不不同的的脉冲冲信号号中，，选出出那些些幅度度大于于VT+的输入脉冲。6.3多谐振荡器6.3.1用555定时器构成的多谐谐振荡器6.3.2占空比可调的多谐谐振荡器电路6.3.3石英晶体多谐振荡荡器6.3.4多谐振荡器应用实实例0vctvo0t6.3.1用555定时器构成的多谐谐振荡器多谐振荡器——能产生矩形脉冲波波的自激振荡器。。1.电路组成成及工作作原理2/3VCC1/3VCC2.振荡频率率的估算算（1）电容充充电时间间T1：（用三要素素法计算算）（2）电容容放电时时间T2（3）电路振振荡周期期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）输出波形形占空比比q（4）电路振荡荡频率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC6.3.2占空比可可调的多多谐振荡荡器电路路利用二极极管的单单向导电电性，把把电容C充电和放放电回路路隔离开开，再加加上一个个电位器器，便可可构成占占空比可可调的多多谐振荡荡器。可计算得得：T1=0.7R1CT2=0.7R2C占空比：：6.3.3石英晶体体多谐振振荡器有两个谐谐振频率率。当f=fs时，为串串联谐振振，石英英晶体的的电抗X=0；当f=fp时，为并并联谐振振，石英英晶体的的电抗无无穷大。。由晶体本本身的特特性决定定：fs≈fp≈f0（晶体的标标称频率率）石英晶体体的选频频特性极极好，f0十分稳定定，其稳稳定度可可达10-10～10-11。1.石英晶体体的选频频特性X感性0容性2.石英晶体体多谐振振荡器（1）串联式式振荡器器R1、R2：使两个反反相器都都工作在在转折区区，成为为具有高高放大倍倍数的放放大器。。对于TTL门，常取取R1=R2=0.7～2kΩ，对于CMOS门，常取取R1=R2=10～100MΩ；C1=C2是耦合电电容。石英晶体体工作在在串联谐谐振频率率f0下，只有有频率为为f0的信号才才能通过过，满足足振荡条条件。因因此，电电路的振振荡频率率=f0，与外接元元件R、C无关，所所以这种种电路振振荡频率率的稳定定度很高高。（2）并联式式振荡器器RF是偏置电电阻，保证在静静态时使使G1工作转折折区，构构成一个个反相放放大器。。晶体工作作在略大大于fS与fP之间，等等效一电电感，与与C1、C2共同构成成电容三三点式振振荡电路路。电路的振振荡频率率=f0。反相器G2起整形缓缓冲作用用，同时时G2还可以隔隔离负载载对振荡荡电路工工作的影影响。6.3.4多谐振荡荡器应用用实例1.简易温控控报警器器2.双音门铃铃。3.秒脉冲发发生器CMOS石英晶体体多谐振振荡器产产生f=32768Hz的基准信信号，经经T/触发器构构成的15级异步计计数器分分频后，，便可得得到稳定定度极高高的秒信信号。这种秒脉脉冲发生生器可做做为各种种计时系系统的基基准信号号源。6.4单稳态触触发器6.4.1用555定时器构构成的单单稳态触触发器6.4.2集成单稳稳态触发发器741216.4.3单稳态触触发器的的应用6.4.1用555定时器组组成单稳稳态触发发器单稳态触触发器——有一个稳稳态和一一个暂稳稳态；在在触发脉脉冲作用用下，由由稳态翻翻转到暂暂稳态；；暂稳状状态维持持一段时时间后，，自动返返回到稳稳态。（1）无触发发信号输输入时电电路工作作在稳定定状态当vI=1时，电路工作作在稳定定状态，，即vO=0，vC=0。1.电路组成成及工作作原理（2）vI下降沿触触发当vI下降沿到到达时，，vO由0跳变为1，电路由由稳态转转入暂稳稳态。（3）暂稳态态的维持持时间在暂稳态态期间，，三极管管T截止，VCC经R向C充电。时间常数数τ1=RC，vC由0V开始增大大，在vC上升到2/3VCC之前，电电路保持持暂稳态态不变。。（4）自动返返回时间间——当vC上升至2/3VCC时，vO变0，电路由由暂稳态态重新转转入稳态态。（5）恢复过过程——当暂稳态态结束后后，C通过饱和和导通的的T放电，时时间常数数τ2=RCESC，由于RCES很小，所所以放电电很快。。C放电完毕毕，恢复复过程结结束。2.主要参数数估算(1)输出脉冲冲宽度Tw（用三要素素法计算算）（2）恢复时间间tretre=（3～5）τ2（3）最高工作作频率fmaxvI周期的最最小值：：Tmin=tW＋tre最高工作作频率:TTW6.4.2集成单稳稳态触发发器74121A1、A2是下沿有有效的触触发信号号输入端端，B是上沿有有效的触触发信号号输入端端。保持稳态010101010×1×01××011×下沿触发1↓1↓11↓↓1上沿触发工作特征vOvO输出0×↑×0↑A1A1B输入74121功能表集成单稳稳态触发发器74121的外部元元件连接接方法:（b）使用内部部电阻Rint且电路为为上升沿沿触发的的连接方方式。（a）使用外部部电阻Rext且电路为为下降沿沿触发的的连接方方式。74121的主要参参数(1)输出脉冲冲宽度tW使用外接接电阻：：tW≈0.7RextC使用内部部电阻：：tW≈0.7RintC74121内部电阻=2kΩ，外接电阻阻Rext可在1.4～40kΩ之间选择择，外接电容容C可在10pF～10μF之间选择择，（2）输入触发发脉冲最最小周期期TminTmin=tW＋tre（3）周期性输输入触发发脉冲占占空比q定义：q=tW/T最大占空空比：qmax=tW/Tmin所以，当当R=2kΩ时，最大占空空比qmax为67%；当R=40kΩ时，最大占空空比qmax可达90%。6.4.3单稳态触触发器的的应用1.延时与定定时（1）延时图中，v/O的下降沿沿比vI的下降沿滞后后了时间间tW。（2）定时当v/O=1时，与门门打开，，vO=vF。当v/O=0时，与门关闭闭，vO为低电平平。与门打开开的时间间是单稳稳输出脉冲冲v/O的宽度tW。2.整形单稳态触触发器能能够把不不规则的的输入信信号vI，整形成为为幅度和和宽度都都相同的的标准矩矩形脉冲冲vO。vO的幅度取取决于单单稳态电电路输出出的高、、低电平平，宽度度tW决定于暂暂稳态时时间。3.触摸定时时控制开开关555定时器构构成单稳稳态触发发器。只只要用手手触摸一一下金属属片P，由于人体体感应电电压相当当于在触触发输入端（（管脚2）加入一一个负脉冲，555输出端输输出高电电平，灯泡（RL）发光，当当暂稳态态时间（tW）结束时，，555输出端恢复低低电平，，灯泡熄熄灭。该触摸开开关可用用于夜间间定时照明，定定时时间间可由RC参数调节。4.触摸、声声控双功功能延时时灯555和T1、R3、R2、C4组成单稳稳定时电电路，定定时（即即灯亮））时间约约为1分钟。当当击掌声声传至压压电陶瓷瓷片时，，HTD将声音信信号转换换成电信信号，经经T2、T1放大，触触发555，使555输出高电电平，触触发导通通晶闸管管SCR，电灯亮；；同样，若若触摸金金属片A时，人体体感应电电信号经经R4、R5加至T1基极，也也能使T1导通，触触发555，达到上上述效果果。练习一：：下图为一一心律失失常报警警电路，，图中vI是经过放放大后的的心电信信号，其其幅值vIm=4V。

（1）对应vI分别画出出图中vo1、vo2、vo三点的电电压波形形；（（2）说明电电路的组组成及工工作原理理。下图所示555构成的施施密特触触发器，，当输入入信号为为图示周周期性心心电波形形时，试试画出经经施密特