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1/3VCC2/3VCC

用555定时器构成的施密特触发器电路符号2.电压滞回特性和主要参数（2）主要静态参数（a）上限阈值电压VT+vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。VT+=2/3VCC。（b）下限阈值电压VT—vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。VT—=1/3VCC。（3）回差电压ΔVT

ΔVT=VT+－VT—=1/3VCC（1）电压滞回特性1/3VCCVoVi0传输特性VOHVOL2/3VCC1/3VCC2/3VCCVT+VT—ΔVTVT+VT—ΔVT电路符号O2vtO1vtVCC2vO1

6.2.2集成施密特触发器2.TTL集成施密特触发器74LS14

1.CMOS集成施密特触发器CC401066.2.3施密特触发器的应用举例1.用作接口电路——将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。2.用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。输入输出VT+VT-

3.用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中，选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。

6.3多谐振荡器6.3.1用555定时器构成的多谐振荡器6.3.2占空比可调的多谐振荡器电路6.3.3石英晶体多谐振荡器6.3.4多谐振荡器应用实例0vctvo0t6.3.1用555定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器。1.电路组成及工作原理2/3VCC1/3VCC2.振荡频率的估算（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）（2）电容放电时间T2（3）电路振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（5）输出波形占空比q（4）电路振荡频率fTT1T20vctvo0t2/3VCC1/3VCC

6.3.2占空比可调的多谐振荡器电路

利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。

可计算得：T1=0.7R1CT2=0.7R2C占空比：6.江3.卫3崖石英布晶体邻多谐拖振荡喇器有两个浊谐振频回率。当f=fs时，致为串滴联谐谱振，步石英档晶体次的电嗽抗X=0静；当f=fp时，扶为并凡联谐姜振，溉石英吸晶体士的电星抗无已穷大暗。由晶体隐本身的射特性决伪定：fs≈fp≈f0（晶鞠体的停标称驾频率冶）石英巷晶体吗的选死频特榨性极朗好，f0十分剥稳定盗，其家稳定关度可吓达1监0-1漏0～10-11。1.识石英福晶体纱的选散频特纤性X感性0容性2.猫石英晶研体多谐坑振荡器（1剑）串蓬联式落振荡刑器R1、R2：使两搞个反相宋器都工可作在转寇折区，滩成为具哥有高放槽大倍数族的放大暴器。对于直TT垒L门腾，常抛取R1=R2=0学.7律～2舒kΩ，对于焦CMO介S门，茅常取R1=R2=1握0～砍10豆0MΩ；C1=C2是耦合圣电容。石英晶斯体工作皆在串联届谐振频色率f0下，只张有频率仁为f0的信乐号才盗能通芦过，姑满足管振荡切条件旷。因脱此，诵电路跑的振册荡频值率=f0，与外之接元件R、C无关集，所高以这酱种电泄路振配荡频揭率的果稳定挡度很械高。（2恭）并碍联式毯振荡含器RF是偏置脆电阻，保证握在静逝态时矮使G1工作转邪折区，茄构成一丑个反相闹放大器丑。晶体膛工作猴在略童大于fS与fP之间芦，等驳效一榨电感然，与C1、C2共同这构成敬电容烟三点午式振俊荡电陈路。电路的颤振荡频殊率=f0。反相器G2起整获形缓规冲作派用，朝同时G2还可贵以隔诸离负尺载对弃振荡形电路魂工作耐的影肚响。6.3吓.4翁多谐殿振荡器漆应用实烤例1.下简满易温码控报僻警器2.着双音门嘴铃。3.颤秒脉冲择发生器CMO获S石英乓晶体多苹谐振荡皂器产生f=3佣27绕68蔑Hz松的基笋准信趴号，拣经T/触发热器构寨成的萍15膊级异磁步计字数器氏分频拌后，围便可宣得到鼓稳定撕度极施高的职秒信厕号。这种谎秒脉绪冲发忍生器讲可做汽为各施种计恶时系鉴统的隙基准换信号唇源。6.4酸单妖稳态触捷发器6.像4.流1升用轧55扶5定巡寿时器初构成胜的单劫稳态患触发临器6.4背.2教集成越单稳态载触发器柏741盒216.4庙.3烫单稳吐态触发猪器的应箱用6.4森.1咸用5缸55定父时器组假成单稳辅态触发答器单稳低态触元发器汇——仪有一血个稳晃态和照一个炊暂稳腾态；桑在触擦发脉嫂冲作恰用下殿，由租稳态居翻转友到暂吃稳态盗；暂漂稳状裕态维附持一举段时墨间后尘，自笨动返貌回到获稳态物。（1惰）无验触发夏信号喘输入衫时电竿路工钟作在看稳定伯状态当vI=1时，电讽路工作殿在稳定再状态，碌即vO=0，vC=0早。1.蚂电路组缩慧成及工势作原理（2）vI下降枯沿触仅发当vI下降眼沿到情达时柏，vO由0期跳变坐为1延，电轻路由矮稳态进转入额暂稳乘态。（3爬）暂艰稳态风的维仍持时桃间在暂隐稳态匙期间俯，三梨极管T截止，VCC经R向C充电。时间下常数τ1=RC，vC由0V勇开始增否大，在vC上升拼到2词/3兽VCC之前，柱电路保迁持暂稳洲态不变究。（4显）自远动返起回时策间—稠—当vC上升至交2/3机VCC时，vO变0肿，电缎路由歌暂稳鉴态重页新转野入稳拆态。（5）严恢复过勺程——差当暂稳恳态结束愿后，C通过饱够和导通礼的T放电萌，时献间常牺数τ2=RCE忌SC，由炊于RCES很小，啊所以放安电很快框。C放电躺完毕振，恢画复过膊程结萄束。2.周主要参结数估算(1)随输出涌脉冲宽圆度Tw（用三要宵素法计信算）（2毕）恢古复时殖间tretre=（纳3～庭5）τ2（3恼）最筋高工细作频瘦率fmaxvI周期奔的最株小值仇：Tmi血n=tW＋tre最高宝工作抢频率反:TTW6.定4.蓝2什集梅成单议稳态辞触发寒器7央41胆21A1、A2是下交沿有厨效的貌触发纽奉信号药输入坑端，练B是哲上沿横有效夸的触才发信顽号输坊入端配。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功能表集成译单稳狭态触亿发器驶74蝴12改1的径外部通元件烛连接头方法亲:（b）眨使用内蚀部电阻Rint且电羞路为担上升坐沿触邀发的蜡连接旋方式策。（a释）使冲用外架部电药阻Rext且电路抽为下降潜沿触发华的连接映方式。741勒21的钳主要参宪数(1跳)妄输出爬脉冲煎宽度tW使用趟外接在电阻喊：tW≈0.7RextC使用内丢部电阻里：tW≈0.矮7Rin滨tC74饭12叔1内流部电阻=2保kΩ，外接电级阻Rex鬼t可在1皆.4～姻40kΩ之间选沫择，外接大电容C可在飞10掩pF娇～1鉴0μF之间诵选择，（2）归输入触吸发脉冲祖最小周仁期TminTmin=tW＋tre（3仇）周咏期性滔输入喜触发虎脉冲凯占空君比q定义柏：q=tW/T最大占茄空比：qmax=tW/Tmi陡n所以，符当R=2惧kΩ时苍，最大小占空摄比qma慨x为67合%；当R=40逃kΩ时朽，最大占滤空比qmax可达90%宽。6.冰4.破3位单稳绍态触彻发器费的应切用1.废延时与桨定时（1柜）延臣时图中，v/O的下降膛沿比vI的下降沿修滞后刚了时哲间tW。（2斜）定妹时当v/O=1夹时，躺与门狐打开奔，vO=vF。当v/O=0塞时，与门关阅闭，vO为低电构平。与门打剂开的时打间是单插稳输出脉撑冲v/O的宽概度tW。2.鱼整席形单稳态直触发器群能够把你不规则年的输入沟信号vI，整形绑成为幅脏度和宽盆度都相俭同的标斜准矩形特脉冲vO。vO的幅度脸取决于靠单稳态恭电路输穿出的高趟、低电爷平，宽各度tW决定渴于暂死稳态离时间野。3.碑触呼摸定拖时控泡制开目关55漫5定柜时器防构成嫌单稳绳态触餐发器浊。只秤要用赠手触断摸一致下金宫属片P，由于映人体感她应电压调相当于茶在触发输入柱端（酷管脚艰2）丈加入灶一个器负脉冲贞，5匹55抚输出缺端输瓶出高祸电平臣，灯泡软（RL）发光意，当暂笨稳态时间械（tW）结束管时，5从55输眉出端恢卖复低矛电平止，灯柏泡熄战灭。该触摸傻开关可队用于夜叛间定时照明礼，定岁时时推间可屿由R茶C参因数调节筝。4.矿触摸、裙声控双于功能延妇时灯55蛛5和T1、R3、R2、C4组成单差稳定时弹电路，日定时（糊即灯亮猜）时间谢约为1浓分钟。乱当击掌按声传至拔压电陶般瓷片时骑，HT效D将声均音信号愉转换成侍电信号惜，经T2、T1放大悟，触乘发5平55缩慧，使熊55贱5输谨出高认电平复，触害发导香通晶歼闸管呢SC沃R，援电灯漂亮；同样，吴若触摸骨金属片据A时，转人体感越应电信宾号经R4、R5加至亩T1觉基极村，也村能使跨T1导通，锈触发5产55，膊达到上纤述效果缸。练习一凑：下图为析一心律席失常报为警电路养，图中vI是经过尼放大后此的心电分信号，倚其幅值vIm=4膛V。陪（丸1）历对应vI分别晋画出惹图中vo1、vo2、vo三点的嫁电压波册形；民（2）杂说明电裕路的组疏成及工肆作原理。下图所示55塌5构成的赠施密特胀触发器鉴，当输佳入信号过为图示晃周期性汽心电波冰形时，财试画出掘经施密肢特触发需