数字电路第七章脉冲波形的产生与整形PPT资料.ppt

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,电容充放电知识复习：

（1）电容两端的电压不能突变，Vc（0）Vc（0），电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与RC有关,工程上取3；

（2）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；

充放电结束，电路处于稳态，C支路电流为0，阻抗很大，相当开路；

（3）简单RC电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；

（4）在简单RC电路中,本章讲授,1555定时器的原理和应用,学习要求,1555定时器的原理和应用,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。

它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。

一、555定时器的电路结构和基本功能,555定时器的内部电路包括以下几部分:

两个电压比较器:

C1、C2;

一个基本RS触发器;

一个晶体管T；

由三个相等电阻组成的分压器;

一个反相器等。

1.电路结构,触发输入端,阈值输入端,电压控制端,复位端低电平有效,放电端,4.518V,输出端,地,555定时器的管脚图,2.基本功能,三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压:

分别为和。

0,0,1,2/3VCC,1/3VCC,0,0,0,1,1,2VCC/3,VCC/3,1,1,0,1,0,2VCC/3,VCC/3,1,0,1,1,0,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:

555定时器应用范围非常广泛，可构成多种电路形式，但最基本的电路为：

单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器。

其它电路基本是这3种电路的变形。

二、555定时器的基本应用,1.单稳态触发器,2.多谐振荡器,3.施密特触发器,单稳态触发器,单稳态触发器的特点,电路有一个稳态和一个暂稳态。

在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。

暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。

暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数（主要为RC参数）。

电路：

外接RC,单稳态触发器,工作原理：

VTH,VC,b,T,Vo0，T导通，Vc0，C1C21电路处于稳定状态。

上电过程（VI1，C21）,假设Vo0,工作原理：

VTH,VC,b,T,T截止，C充电，Vc上升。

充电到2VCC/3时:

比较器C1=0，将触发器置0，Vo0。

T导通,C放电,Vc0,比较器C1=C2=1,电路状态不变。

电路进入稳态。

结论：

上电后输出处于稳定状态，Vo0，T导通，Vc0。

上电过程（VI1，C21）,假设Vo1,工作原理（续1）：

可以在5脚外接控制电压，以改变放电阀值。

VTH,VC,b,T,T截止时，对C充电，电路进入暂态，直到Vc2/3VCC。

充电时间决定于RC的大小。

触发:

VI0Vo1，T截止。

触发翻转（VI0，C20）,结论：

Vi0触发后，电路进入暂态，Vo1，T截止，Vc逐渐上升。

T导通时，C放电。

工作原理（续2）：

VTH,VC,b,T,VC2/3VCC时，Vo0，T导通，C放电。

VI1,自动返回（VI1，C21）,结论：

Vc充电到2/3VCC后，电路返回到Vo0，T导通，Vc开始放电。

T导通，C放电。

VTH,VC,b,T,VI1,恢复过程（VI1，C21）,结论：

当电容C放电到Vc0是恢复过程。

2/3VCC,上电后进入稳态（VI1，Vc=0，Vo=0）,工作波形：

2/3VCC,外触发:

Vi,Vi1/3VCC，比较器C20，触发器置1，Vo1T截止，C充电电路进入暂稳态。

=V2,=V6,T截止，C充电，当vc上升到2/3VCC时:

比较器C1=0，触发器置0，Vo0T导通，C放电,vc0电路电路返回稳态。

2/3VCC,自动返回（VI1）:

由以上过程可以看出:

每来一次负脉冲,vo便输出一个正脉冲,其宽度tW由RC决定。

输出脉冲宽度tw,tw是Vc从0指数上升到2VCC/3时所需的时间,注意:

tw宽度的增加，将降低定时精度和稳度。

tw的范围为几秒到几分钟。

单稳态触发器的应用,一般用于,定时（产生一定宽度的矩形波）,整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）,延时（把输入信号延迟一定时间后输出）,1）定时,3）整形,2）延时,在充电过程中（C1=1）,如VI再次触发,C2=10,Q仍保持为1，电路状态不变（T截止，C保持充电状态）。

多次触发时的情况：

故该电路为不可重复触发型单稳态触发器：

电路图：

可重复触发的单稳态触发器,可重复触发的单稳态触发器（续）,工作过程,b.触发时:

a.稳态时:

VI=1,T1截止,电路状态同普通单稳。

VI=0，电路触发翻转，Vo1VI=0期间,T1导通,电容不能充电。

VI=1后，T1截止,电容开始充电。

可重复触发的单稳态触发器（续）,工作过程（续）,c.重复触发时:

当Vc2/3VCC（电路仍处暂态）时，若VI又进行触发（VI=0）,则C通过T1放电,电路将维持在暂态,直到在tW时间内没有新的触发,电路回到稳态。

b.触发时:

电路翻转。

vI,可重复触发的单稳态触发器的波形图：

失落脉冲检测仪,触发过程：

c.VI=1电容开始充电,e.重复触发：

电容充电过程中VI=0,电容放电，VI=1后，再次充电实现可重复触发。

a.VI=1,稳态VO=0,b.VI=0,触发VO=1进入暂态，C不能充电。

555定时器做多谐振荡器,多谐振荡器的特点：

（1）不需外触发的自激振荡器；

（2）无稳定状态，均为暂稳态；

（3）矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。

外接R1,R2,C,电路：

Vcc通过R1、R2向C充电,在VC没有充电到2VCC/3之前,Vo保持1不变。

当VC2VCC/3时Vo由1翻转为0。

T导通电容C经R2、T放电。

当Vc降至VCC/3时，使得Vo回到1T截止电容C再充电，进入循环.,原理,占空比：

q=tw1/T=（R2+R1）/（2R2+R1）,频率：

f,1.43/,1,T,电路特点：

充放电电路各自独立。

充电回路：

tw1=RACln2,放电回路：

tw2=RBCln2,占空比：

q=tw1/（tw1+tw2）=RA/（RA+RB）,通过调节R2来调节占空比,占空比可调多谐振荡器:

555定时器做施密特触发器,施密特触发器的特点：

（1）双稳态触发器，有两个稳定的状态；

（2）电平触发电压达到某个值时电路状态翻转；

（3）具有滞后电压传输特性回差特性（两次翻转输入电平不同）；

2，6端连在一起作为信号输入端,VI1/3VCC时，C11，C20，VO=1,VI2/3VCC时，C10，C21，VO=0,构成集电极开路型输出端。

工作原理：

v,i,v,o,t,t,0,0,U,T+,U,T,2,V,CC,/,3,V,CC,/,3,v,i,v,o,t,t,0,0,U,T+,U,T,2,V,CC,/,3,V,CC,/,3,下限阈值电压,（b）逻辑符号,（a）传输特性,V,T,V,T+,上限阈值电压,回差电压（滞后电压）：

VT+=2/3VCC;

VT-=1/3VCCVTVTVT=1/3VCC,在7脚外接一电阻，并与VCC1相连，vO=1时，vO1=VCC1;

vO=0时，vO1=0，可以实现电平移动。

在5脚上加控制电压VCO可以改变VT+,VT-，以调节回差电压的大小,说明：

施密特触发器的应用：

波形变换三角波、正弦波变换成方波,正弦波方波,三角波方波,调节VT+,VT-可以改变宽度,波形整形消除噪声干扰,回差电压比较小,回差电压比较大,幅度鉴别,可以调节VT+作为鉴别门限,构成多谐振荡器,本章要求,熟练掌握555定时器的基本功能和三种基本应用。

熟练掌握脉冲电路有关参数的计算和波形的绘制。

掌握三种脉冲电路的主要应用。

作业:

7.3,7.4,7.14,思考:

本章完,