数字电子技术简

数字电子技术简1第1页，共37页，2023年，2月20日，星期六第十章脉冲波形的产生和整形§10.1概述§10.2施密特触发器§10.3单稳态触发器§10.4多谐振荡器§10.5555定时器及其应用2第2页，共37页，2023年，2月20日，星期六学习脉冲电路的分析方法.本章要点掌握555定时器的电路结构、工作原理，以及由它组成的单稳态、史密特触发器、方波发生器的典型电路.3第3页，共37页，2023年，2月20日，星期六§10.1概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。4第4页，共37页，2023年，2月20日，星期六脉冲周期

T脉冲幅度

脉冲宽度:上升沿到下降沿上升时间：下降时间:占空比q:脉冲宽度与脉冲周期的比值：矩形脉冲主要参数5第5页，共37页，2023年，2月20日，星期六§10.2施密特触发器特点：1、输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。2、电路状态转换时，通过电路内部的正反馈使输出电压波形边沿陡峭。6第6页，共37页，2023年，2月20日，星期六10.2.1用门电路组成的施密特触发器VT+：输入电压上升时所对应的转换电压。（正向阈值电压）VT-：输入电压下降时所对应的转换电压。（负向阈值电压）7第7页，共37页，2023年，2月20日，星期六8第8页，共37页，2023年，2月20日，星期六9第9页，共37页，2023年，2月20日，星期六回差电压10第10页，共37页，2023年，2月20日，星期六一、用于波形变换10.2.3施密特触发器应用举例10.2.2集成施密特触发器11第11页，共37页，2023年，2月20日，星期六二、用于脉冲整形12第12页，共37页，2023年，2月20日，星期六三、用于脉冲鉴幅只有那些幅度大于VT+的脉冲会产生输出信号。13第13页，共37页，2023年，2月20日，星期六§10.3单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。稳定状态稳定状态暂稳态由外界触发自动返回①稳态和暂稳态两个状态。②暂稳态维持一段时间后，自动返回稳态。③暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数。特点：整形、延时、定时14第14页，共37页，2023年，2月20日，星期六0tuiuo1uAuo20t0t0tt1当ui

发生正跳变后,uo1跟着负跳变;但uA不能突变，uo2立即下跳。在ui正脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。10.3.1用门电路组成的单稳态触发器一、积分型单稳态触发器uo1uo2RC12uiA&15第15页，共37页，2023年，2月20日，星期六0tuiuo1uAuo20t0t0tt1uo1下跳后，C放电，uA下降。UTuA=UT时，uo2上跳。之后uA继续下降。uo1uo2RC12uiA16第16页，共37页，2023年，2月20日，星期六0tuiuo1uAuo20t0t0tt1UTuo1uo2RC12uiAtw在ui合理的配合下，单稳态触发器输出脉冲（uo2）的宽度tw，取决于电容的放电速度。即R、C参数的大小。Ui正脉冲过后，uo1随后恢复高电平。C充电。17第17页，共37页，2023年，2月20日，星期六uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t2

回答:有!…...讨论:对C

的放电快慢有无约束?t3若的C放电速度太慢，在t1

~t3

期间,uA>UT

,则uo2

低电平宽度不再受RC的控制。必须改进电路!0111uo1uo2RC12uiA18第18页，共37页，2023年，2月20日，星期六§10.4多谐振荡器1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。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。19第19页，共37页，2023年，2月20日，星期六石英晶体多谐振荡器一、石英晶体的电抗频率特性和符号电容性电容性电感性振荡频率为f0二、石英晶体多谐振荡器12R1R2C1C2uo石英晶体石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。通常选用振荡频率为32768HZ的石英晶体谐振器，因为32768＝215，将32768HZ经过15次二分频，即可得到1HZ的时钟脉冲作为计时标准。20第20页，共37页，2023年，2月20日，星期六用施密特触发器组成的多谐振荡器想法：使输入电压在和之间不停地往复变化。○VT-VT+ViVOVIVOttVT+VT-21第21页，共37页，2023年，2月20日，星期六§10.5555定时器及其应用

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。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。10.5.1555定时器的工作原理

555定时器的内部电路包括以下几部分: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。22第22页，共37页，2023年，2月20日，星期六电阻分压器电压比较器基本RS触发器放电管T缓冲器阈值端触发端控制电压输入端当CO悬空：UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC当CO＝VCO：UR1＝VCO，UR2＝1/2VCO

23第23页，共37页，2023年，2月20日，星期六功能表24第24页，共37页，2023年，2月20日，星期六10.5.2用555定时器接成的施密特触发器8435126F25第25页，共37页，2023年，2月20日，星期六时：时：不变以后：①分析vI从0开始升高的过程：26第26页，共37页，2023年，2月20日，星期六当以后：回差电压：②从高于开始下降的过程：时：当时：不变27第27页，共37页，2023年，2月20日，星期六10.5.3用555定时器接成的单稳态触发器28第28页，共37页，2023年，2月20日，星期六1、稳态时：①电容充电：T截止。2、暂态：②电容放电：充到后，T放电。29第29页，共37页，2023年，2月20日，星期六10.5.4用555定时器接成的多谐振荡器30第30页，共37页，2023年，2月20日，星期六48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCuC0tVCC

/32VCC

/30tuo输出波形○31第31页，共37页，2023年，2月20日，星期六设电容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。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC32第32页，共37页，2023年，2月20日，星期六uC0tVCC

/32VCC

/30tuouC一旦充至2VCC/3，则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。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC33第33页，共37页，2023年，2月20日，星期六0tuouC0tVCC

/32VCC

/3T1T2输出方波的周期

T的计算:T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC占空比：34第34页，共37页，2023年，2月20日，星期六0tuouC0tVCC

/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+R2）C放电时间常数：R2C48162357R1R2CuC5