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1、第八章 脉冲波形的产生与变换,8.1 概述 8.2 555定时器 8.3 施密特触发器 8.4 多谐振荡器 8.5 单稳态触发器,一、脉冲信号的定义,三角波：,锯齿波：,微分窄脉冲：,8.1 概述,方波：,脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形。,矩形波：,A,Tw,tr,tf,T,实际的矩形波,脉冲幅度 A,脉冲上升沿 tr,脉冲周期 T,脉冲下降沿 tf,脉冲宽度Tw,占空比q,二、脉冲信号的参数, 8.2 555定时器,555定时器是一种应用广泛的集成电路，它将模拟和数字电路集成在同一片硅片上，用于脉冲信号的产生、波形的变换和整形，定时、检测、控制等领域。 加上适当的阻容元件即可构
2、成多谐振荡 器、施密特触发器和单稳态触发器等电路，完成脉冲信号的产生、定时和整形等功能。 常用集成定时器 555 有 5G555 (TTL)和CC7555 (CMOS)。,一、电路结构与逻辑功能,1. 电路组成 分压器、比较器、基本RS触发器、放电三极管和输出缓冲器组成。,2/3VCC,1/3VCC,各引脚功能,(1) 1脚接地端,(2) 2脚（VI2）-触发输入端，与6脚（VI1）阈值输入端共同控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。,(3) 3脚输出端,(5) 5脚（VIC）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 。,(6
3、) 6脚阈值输入端,(7) 7脚放电端,(8) 8脚电源端,工作原理,Q=1，T截止，Vo=1,Q=0，T导通，Vo=0,Q、T保持，输出保持不变,2. 电路功能,当VIC无外接电源时，,8.3 施密特触发器,施密特触发器特点：,（1）输出有两种状态（输出为数字信号）；,（2）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；,（3）电路具有回差特性：对于正向增加和负向减小的输入信号，电路有不同的阈值电平（VT+和VT-）。, 什么是施密特触发器？,施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。,逻辑符号,同相传输,反相传输, 施密特触发器的电压传输特性,用555构成的施密特触发器, 电路结构,（1）当vI1/3
4、Vcc时，,R=1，S=0，Q=1，vO=1；,（2）当1/3Vcc vI2/3Vcc时，,R=1，S=1，Q=1，vO=1；,（3）当 vI2/3Vcc时，,R=0，S=1，Q=0，vO=0；,（4）当1/3Vcc vI2/3Vcc时，,R=1，S=1，Q=0，vO=0；,（5）当vI1/3Vcc时，,R=1，S=0，Q=1，vO=1；, 原理分析, 主要参数,1. 阈值电平,正向阈值电压 VT+=2/3Vcc,负向阈值电压 VT-=1/3Vcc,2. 回差电压= VT+ VT-=1/3Vcc,1、用于波形变换,施密特触发器 应用举例,2.用于脉冲整形、抗干扰,3.用于脉冲鉴幅,8.4 多谐
5、振荡器, 什么是多谐振荡器？,多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。由于输出的矩形波中含有很多谐波分量，故称它为多谐振荡器，又称方波发生器。,用555构成的多谐振荡器, 电路结构, 工作原理,1.上电时，vC=0，得R=1，S=0，Q=1，T截止,vO=1。,3.当vC 2/3Vcc时，R=0，S=1，基本RS触发器被置0，Q=0，T导通，vO=0。,2.当Vcc通过R1、R2向C充 电，vC 逐渐上升;,5.当vC下降到vC 1/3Vcc时，R=1，S=0，RS 触发器置成1态，Q=1，T截止， vO=1。对电容C充电又重新开始。,4.电容C将通
6、过R2和T放电，vC逐渐下降；,T1,T2,工作波形,2、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）电容振荡周期 T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C （4）电路振荡频率f,（5）输出波形占空比q, 占空比任意可调的 多谐振荡器,利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。,占空比可变的多谐振荡器参数,有两种状态：0态和1态，但只有一种状态能长久保持，故名单稳态触发器。,单稳态触发器的特点：,（1）有稳态和暂稳态两种状态；,（2）平时处于稳态，在外部触发脉冲作用下，由
7、稳态进入暂稳态；,（3）暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。,8.5 单稳态触发器,什么是单稳态触发器？,一 用555定时器组成单稳态触发器 电路组成及工作原理,（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0。 （2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。,（3）暂稳态的维持时间 在暂稳态期间，三极管T截止，VCC经R向C充电。时间常数=RC， vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。 （4）自动返回（暂稳态结束）时间 当vC上升至2/3VCC时，vO由1跳变0，三极管T由截止转为导通，
8、电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。,（5）恢复过程 当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的放电三极管 T放电，时间常 数 =RC，经过（35）后，电容C放电完毕，恢复过程结束。,TW, 工作波形,不可重复触发,暂稳态期间，触发脉冲不再起作用,主要参数估算,(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）,单稳态触发器输出脉冲宽度TW仅决定于定时元件R、C的取值。 （2）恢复时间tre （3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 因此，单稳态触发器的最高工作频率应为:,tre（35）RC,可重复触发单稳态触发器,tw,脉宽可调单稳态触发器,单稳态触发器应用, 用于整形, 用于定时,