数字电子技术脉冲产生和整形电路

第六章概述一、矩形脉冲基本特征1.矩形脉冲二值性矩形脉冲二进制数字信号高、低电平1、02.矩形脉冲特征参数TT—脉冲周期UmUm—脉冲幅度0.5UmtWtW

—脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr

—上升时间tftf

—下降时间数字电子技术脉冲产生和整形电路第1页3.取得脉冲方法：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定时器是组成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器既经济又简单实用器件。2）将已经有波形（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数字电子技术脉冲产生和整形电路第2页二、555定时器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

k

5

k

5

k

83165724&&1uD控制电压输入端CO高触发端TH电源端直接置0端输出端放电端DIS低触发端TR接地端GND数字电子技术脉冲产生和整形电路第3页2.基本功效+VCCuOTD5

k

5

k

5

k

83165724&&1uDCOTHTR

0UOL饱和导通>2VCC/3

111UOL>VCC/3

饱和导通<2VCC/3

>VCC/3

不变不变<2VCC/3<VCC/3

UOH截止0

1

1

0UTHuoTD状态UR数字电子技术脉冲产生和整形电路第4页3.555定时器外引脚和性能55512348765电源电压输出高电平带拉/灌电流负载能力双极型（TTL）4.5

16V≥90%VCC200mA单极型（CMOS）3

18V≥95%VDD拉电流1mA灌电流3.2mA数字电子技术脉冲产生和整形电路第5页6.1施密特触发器（SchmittTrigger）6.1.1用555定时器组成施密特触发器一、普通反相器和施密特反相器比较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：数字电子技术脉冲产生和整形电路第6页二、电路组成及工作原理+VCCuO1TD83165724&&1uI工作原理011010UCO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OuIuOUOHUOL数字电子技术脉冲产生和整形电路第7页三、滞回特征及主要参数1.滞回特征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–数字电子技术脉冲产生和整形电路第8页OuO/Vt[例]试对应输入波形画出下列图中输出波形。184355557+12V0.01

FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解：UT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V所以可画出输出波形为电路组成反相输出施密特触发器数字电子技术脉冲产生和整形电路第9页6.1.3施密特触发器应用举例一、接口与整形1.接口MOS或CMOS1把缓变输入信号转换为TTL系统要求脉冲正弦波振荡器12.整形输入输出UT+UT–数字电子技术脉冲产生和整形电路第10页二、阈值探测、脉冲展宽1.阈值探测输入UT–UT+输出2.脉冲展宽CAuOuIuAuIuAuOUT+UT–数字电子技术脉冲产生和整形电路第11页6.2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.暂稳态连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、幅度都相等脉冲。数字电子技术脉冲产生和整形电路第12页6.2.1用555定时器组成单稳态触发器一、电路组成+VCCuO83165724&&1TDQRCuIuCuI与

VCC/3比较uC与2VCC/3比较62784153555RC++VCC0.01FuI+uC–uIVCC0uC02VCC/3VCCuOtw数字电子技术脉冲产生和整形电路第13页二、工作原理、工作波形与参数估算1.稳定状态

接通电源后VCC经R向C充电，使uC

上升。uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI=

UIH(应

>

1/3

VCC)。

当uC

≥2/3VCC时，满足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,所以uO为低电平，V导通，电容C经放电管V快速放电完成，uC

0V。这时TR=UIH>1/3VCC，TH=uC

0<2/3VCC，uO保持低电平不变。所以，稳态时

uC

0V，uO为低电平。充电工作原理

导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH数字电子技术脉冲产生和整形电路第14页2.触发进入暂稳态

二、工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC

当输入uI由高电平跃变为低电平

(应<1/3VCC)时，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，所以uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R向C充电，uC

上升。UILUOH充电数字电子技术脉冲产生和整形电路第15页3.自动返回稳定状态

(二)工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.触发进入暂稳态

UIHUOL

TH≥2/3VCC放电V

当输入uI由高电平跃变为低电平

(应<1/3VCC)时，使

TR=UIL<1/3VCC而TH=uC

0V<2/3VCC，所以uO跃变

为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R向C充电，uC

上升。这时uI必须已恢复为高电平

当uC

上升到uC

≥2/3VCC时，

TH

=

uC

≥2/3

VCC，而TR=uI=

UIH(>1/3VCC)，所以uO重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C

经V快速放电uC

0V，放电完成后，电路返回稳态。该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽tWI小于输出脉宽tWO。数字电子技术脉冲产生和整形电路第16页[例]用上述单稳态电路输出定时时间为1s正脉冲，R=27k

，试确定定时元件

C取值。

(二)工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC输出脉冲宽度tW即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件R、C。解：因为

tWO

1.1RC故可取标称值

33

F。估算公式tWO

1.1RC数字电子技术脉冲产生和整形电路第17页6.2.3单稳态触发器应用举例一、延时与定时1.延时1uIu

O&uOuFuIu

OtW2.定时选通uFuO二、整形uIuO数字电子技术脉冲产生和整形电路第18页6.2.3单稳态触发器应用举例走廊定时灯数字电子技术脉冲产生和整形电路第19页6.3多谐振荡器AstableMultivibrator6.3.1555定时器组成多谐振荡器+VCCuO83165724&&1TDR1R2CuC

uCtUOH

uOtUOL一、电路组成和工作原理62784153555R1C1+R2C2+VCC数字电子技术脉冲产生和整形电路第20页二、振荡频率估算和占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC(1)C充电时间tw1uC（0）=VCC

/

3,uC（

）

=

VCC充电时间常数

1=（R1+R2）C(2)C放电时间tw2放电时间常数

2=R2C1.振荡频率估算uC（0）=2VCC

/

3,uC（

）

=

0数字电子技术脉冲产生和整形电路第21页(3)

振荡频率f

uCtUOH

uOtUOLtw1tw2Ttw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2CT=0.7（R1+2R2）C振荡周期：振荡频率：占空比：数字电子技术脉冲产生和整形电路第22页2.占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1=0.7R1Ctw2=0.7R2C频率固定数字电子技术脉冲产生和整形电路第23页模拟声响电路uO2uo1uo26.1.3多谐振荡器应用举例10

F26784153NE555ICICR1C1B21++26784153NE55510k

100k

10k

150k

10k

8

R2R3R4R5C2C3C5+5V0.01

F0.01

F100

FuO1C40.01

F+数字电子技术脉冲产生和整形电路第24页第六章

小结一、555定时器是一个多用途集成电路。只需外接少许阻容元件便可组成各种脉冲产生、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:4.5

16V单极型(CMOS)电源:3

18V带负载能力强数字电子技术脉冲产生和整形电路第25页二、施密特触发器是一个脉冲整形电路