脉冲电路的学习教案

脉冲电路的学习教案第1页/共36页

第七章脉冲电路

7.1概述高、低电平1、01.矩形脉冲的特性参数UmUm—

脉冲幅度0.5UmtWtW

—

脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr

—

上升时间tftf

—

下降时间第2页/共36页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第3页/共36页7.2集成555

定时器7.2.1555定时器电路结构与工作原理

1.电路组成分压器比较器RS触发器输出缓冲晶体管开关+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uD第4页/共36页7.2.2555定时器功能+VCCuOTD5

k5

k5

k83165724&&1uDCOTHTR0UOL饱和>2VCC/3

111UOL>VCC/3

饱和<2VCC/3

>VCC/3

不变不变<2VCC/3<VCC/3

UOH截止0

1

1

0UTHuoTD的状态UR第5页/共36页555定时器的外引脚双极型（TTL）电源:4.516V55512348765单极型（CMOS）电源:318V带负载能力强。第6页/共36页7.3施密特触发器7.3.1用555定时器构成的施密特触发器一、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：第7页/共36页二、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比第8页/共36页三、滞回特性及主要参数(一)

滞回特性UT–OuIuOUOHUOLUT+第9页/共36页集成施密特触发器一、CMOS集成施密特触发器（一）引出端功能图CC401061A1Y2A2Y3A3Y6A6Y5A5Y4A4YVDDVSS1234567141312111098CC40933A3B3Y4Y4A4BVDDVSS12345671413121110981A1Y1B2A2Y2B第10页/共36页（二）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UT510150.31.21.61.63.45V二、TTL集成施密特触发器（略）第11页/共36页7.3.2施密特触发器的应用一、接口与整形（一）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1（二）整形第12页/共36页二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器（一）阈值探测输入UT–UT+输出（二）脉冲展宽CAuOuIuA集电极开路输出CuO1RUOHUT+UOL>UT+UOH<

UT–第13页/共36页7.4单稳态触发器特点:1.只有两种状态:稳态和暂稳态；2.外来触发（窄）脉冲使:稳态暂稳态稳态；3.暂稳态持续时间仅取决于电路参数,

与触发脉冲无关。用途：定时：产生一定宽度的方波。延时：将输入信号延迟一定时间后输出。整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。第14页/共36页7.4.1用555定时器构成的单稳态触发器一、电路组成及工作原理+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI与

VCC/3比较uC与

2VCC/3比较稳态：

TD饱和,Q=0110101饱和暂稳态：

TD截止,Q=

1110截止引起暂稳态的原因:1.通电的随机过程；2.uI从10使

u2<VCC/3，引起

Q

=

1，TD截止。暂稳态稳态自动0100导通第15页/共36页二、工作波形uOuIVCC0uC02VCC/3uC（0+）=0,uC（）

=

VCC,uC（tw）

=2VCC/

32.恢复时间tre很小2=RCESC3.最高工作频率

fmax62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–第16页/共36页7.4.2用门电路构成的单稳态触发器电路组成及工作原理稳态时：

ui=0所以uo=UOH，uc=UOH暂稳态：当输入正脉冲,u01为低电平，电容电压不能突变，uc为高电平，使uo为低电平。接着电容C开始放电，电压不断降低，当电压下降到1.4V时，输出电压返回到高电平。第17页/共36页7.4.3集成单稳态触发器一、非重复触发单稳态触发器74121非重复触发—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VCC第18页/共36页2.功能表输入输出注TR–ATR–BTR+QQLH

LHLHHLHLHLHLH保持稳态HH

HHH下降沿触发L

L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:第19页/共36页二、可重复触发单稳态触发器74122可重复触发—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第20页/共36页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:第21页/共36页7.4.4单稳态触发器应用举例一、延时与定时1.延时1uIuO&uOuFuFuO二、整形uO第22页/共36页7.5多谐振荡器7.5.1用555定时器构成的多谐振荡器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL第23页/共36页二、振荡频率的估算和占空比可调电路1.C充电时间tw1uC（0+）

=VCC

/

3,uC（）

=

VCC充电时间常数1=（R1+R2）C2.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

uCtUOH

uOtUOL第24页/共36页3.

振荡频率ftw2=0.7R2CT=0.7（R1+2R2）C振荡周期：振荡频率：占空比：第25页/共36页（二）占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C第26页/共36页7.5.2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

第27页/共36页7.5.3石英晶体振荡器特点：频率稳定，精度高。1.符号和选频特性符号当f=f0时,电抗X=0fXf0电感性电容性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,可不要。电阻取值范围：TTL反相器：R1=R2=0.72kCMOS反相器：R1=R2=10100M第28页/共36页3.CMOS石英晶体多谐振荡器放大器电容三点式为保证CMOS反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF

取值为:RF=10100MC1RFC2uo11100M20

pF550

pF

f0第29页/共36页多谐振荡器应用举例一、秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14FF15Q0Q1Q14Q15T触发器32768

Hz16384

Hz1

Hz2

Hz第30页/共36页二、模拟声响电路10F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k100k10k150k10k8R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01F0.01F100FuO1uO2uo1uo2第31页/共36页第七章小结一、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带负载能力强第32页/共36页62784153555R1C+R2C1+VCCuO二、多谐振荡器

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。

多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。

改变R、C

定时元件数值的大小，可调节