数电-第8章-脉冲信号产生与整形

第8章脉冲信号的产生与整形多谐振荡器能直接产生脉冲信号施密特触发器能对已有信号进行变换与整形单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时

555定时器8.1555集成定时器

555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件,通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路。8.1.1555定时器的电路结构1.分压器2.比较器3.RS锁存器4.三极管放电开关5.输出缓冲器组成：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQOUT5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD8.1.2定时器的逻辑功能1）Vi1>2/3VCC

Vi2>1/3VCCVo=02）Vi1<2/3VCC

Vi2<1/3VCCVo=13）Vi1<2/3VCC

Vi2>1/3VCCVo不变当RD=1时：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ

5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD*Q的高低确定TD管是否导通。THTRUc1Uc2

Vo

TD

>2/3VCC>1/3VCC010导通<2/3VCC<1/3VCC101截止<2/3VCC>1/3VCC11保持保持>2/3VCC<1/3VCC000导通

555为Bipolar定时器

7555为CMOS定时器

556为双555定时器

7556为双7555定时器555/7555的特点（以Philips公司的为例）SE555ICM7555电源电压范围+4.5V~+18V+3V~+16V灌电流/拉电流200mA/200mA3.2mA/1mA定时范围microseconds~hoursmicroseconds~hours工作频率500kHz500kHz8.2施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo特点：1）具有滞回电压传输特性2）具有陡峭的转折区○8.2.1用555定时器构成施密特触发器1.电路组成8462153555VCCVoViVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD2.工作原理1)当Vi<1/3VCC时,VO=VOH;2)当1/3VCC<Vi<2/3VCC时,VO保持,VO=VOH;3)当Vi>2/3VCC时,VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCΔVT=VT+－VT-=1/3VCC如果在5脚与8脚之间接一个5k电阻，

ΔVT

=？8.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般TTL集成施密特触发器的上触发电平约在1.7V左右，下触发电平约在0.9V左右；CMOS集成施密特触发器的上、下触发电平和电源电压有关。7413、7414、74132CD401068.2.3施密特触发器的应用1.波形变换ViVo带反相器VitVOtVT+VT-00可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为同频率的矩形脉冲.2.脉冲整形ViVo

带反相器VitVOtVT+VT-00可以适当调节施密特触发器的回差电压,得到整齐的矩形脉冲.3.幅度鉴别ViVo

带反相器VitVOtVT+VT-00可以通过调整电路的VT+和VT-,将输入信号中幅度超过VT+的脉冲选出,幅度较小的脉冲消除,所以具有幅度鉴别能力.8.3单稳态触发器单稳态触发器特点:电路有一个稳定状态,一个暂稳定状态.在没有外界触发信号作用时,电路处于稳定状态;在外界信号作用下,电路由稳态转换为暂稳态,经过一段时间,电路自动返回到稳定状态.单稳态触发器常用于脉冲的整形、定时和延时。VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ1)当Vi为高电平１并稳定一段时间后，Q端一定为1(Q为0);(为什么)2)当Vi来一个较短的负脉冲后,Q端改变状态,并经过一段时间后(这时Vi已返回1),Q自动返回到1)的状态.8.3.1由555定时器构成的单稳态触发器1.电路组成2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的负脉冲宽度要小于tw

tw≈1.1RCVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ如果在5脚与1脚之间接一个10k电阻，

输出波形发生什么变化？8.3.2用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脉冲宽度应大于twtw=RCln(VDD/VT-)VDD8.3.3集成单稳态触发器

集成单稳态触发器有多个品种,包括TTL电路和CMOS电路.74LS121、74LS123CD4098、CD4528、CD45381&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表A1A2BQQ0×101×0101××00111×01111110××0例:74121单稳态触发器1&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC两种连接方法：tw≈0.7RextCext内部有2K电阻74121为不可重触发单稳态触发器：BQTWTW74123为可重触发单稳态触发器：BQTWTW单稳态1单稳态2ABRESET8.3.4单稳态触发器的应用1.脉冲整形ViV0tt001&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脉冲的延时1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脉冲的定时1&≥1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一个测频的例子时域波形频域波形时域波形频域波形SNR=10dB时域波形频域波形SNR=0dB8.4多谐振荡器能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路多谐振荡器没有稳态,有两个暂稳态.7.4.1用555定时器构成多谐振荡器VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln2T1R1+R2q=

T=R1+2R2Q=0,TD截止,VCC→R1→R2→C充电,TH电位逐渐升高;2)当TH(TR)略大于2/3VCC,Q由0变1,TD导通,C→R2→TD放电.TH电位逐渐降低,当降至1/3VCC,回到1).①555构成振荡器电路简单,频率易于调节灵敏度较高;②上述电路占空比q=T1/T衡大于0.5,调节不方便.③555构成振荡器频率振荡低(一般不超过几百Hz),且频率稳定度不高.8.4.2用施密特触发器构成多谐振荡器VCVoCRVCt0VOt0VT+VT-T1T2T=T1+T2=RCLnVOH-VT-VOH-VT++RCLn0-VT+0-VT-8.4.3石英晶体多谐振荡器

石英晶体多谐振荡器的主要特点为频率稳定高.其振荡频率由石英晶体的固有振荡频率决定.11G1G2RffoVoC2C1电感性电容性电