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1、第七章 脉冲电路,7.1 概述 7.2 集成555 定时器 7.3 施密特触发器 7.4 单稳态触发器 7.5 多谐振荡器,第七章 脉冲电路,7.1 概述,高、低电平,1、0,1. 矩形脉冲的特性参数,T 脉冲周期,Um 脉冲幅度,tW 脉冲宽度,tr 上升时间,tf 下降时间,2. 获得脉冲的方法：,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 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。,2） 将已有波形（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,7.2 集成555 定时器,7.2.1 555定时器电路结构与
2、工作原理 1.电路组成,分压器,比较器,RS 触发器,输出 缓冲,晶体管 开关,7.2.2 555定时器功能,0,UOL,饱和,2VCC/3,1 1 1,UOL,VCC/3,饱和,2VCC/3,VCC/3,不变,不变,2VCC/3,VCC/3,UOH,截止,0,1,1,0,555 定时器的外引脚,双极型 （TTL） 电源: 4.5 16V,单极型 （CMOS） 电源: 3 18V 带负载能力强。,7.3 施密特触发器,7.3.1 用 555 定时器构成的施密特触发器,一、普通反相器和施密特反相器的比较,普通反相器,UTH,uY,?,TTL：,1.4 V,CMOS：,施密特反相器,UT+,UT,
3、上限阈值电压,下限阈值电压,uY,回差电压：,二、电路组成及工作原理,uI,工作原理,0,1,1,0,1,0,UCO,外加 UCO 时, 可改变阈值和回差电压,uO2,uI 上升时与 2VCC/3 比,uI 下降时与 VCC/3 比,三、滞回特性及主要参数,(一) 滞回特性,UT,UT+,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,(二) 主要静态参数,回差 电压,下限阈值电压,回差电压,UT = UT+ UT,集成施密特触发器,一、CMOS 集成施密特触发器,（一） 引出端功能图,CC40106,CC4093,（二） 主要静态参数,CC40106、CC4093
4、的主要静态参数,二、TTL 集成施密特触发器（略）,7. 3. 2 施密特触发器的应用,一、接口与整形,（一） 接口,把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲,（二） 整形,输入,输出,UT+,UT,二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器,（一） 阈值探测,输入,UT,UT+,输出,（二） 脉冲展宽,集电极开路输出,（三） 多谐振荡器,UOH,UT+,UOL,UT+,UOH, UT,7.4 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. 暂稳态持续时间仅取决于电路参数, 与触发脉冲无关。,用途：,定时：产生一定宽度的方波。,延时
5、：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、幅度都相等的脉冲。,7.4.1 用 555 定时器构成的单稳态触发器,一、电路组成及工作原理,uI,uI 与 VCC/3 比较,uC 与 2VCC/3 比较,稳态： TD 饱和, Q = 0,暂稳态： TD 截止, Q = 1,引起暂稳态的原因:,1. 通电的随机过程；,2. uI 从 1 0 使 u2 VCC/3， 引起 Q = 1，TD 截止。,导通,饱和,二、工作波形,uO,uC,0,2VCC/ 3,VCC,uO,三、主要参数,1. 输出脉冲宽度 tw,uC（0+） = 0,uC（） = VCC ,uC（tw） = 2VCC
6、/ 3,2. 恢复时间 tre,很小,2 = RCESC,3. 最高工作频率 fmax,7.4.2 用 门电路构成的单稳态触发器,电路组成及工作原理,稳态时： ui=0 所以uo=UOH，uc= UOH,暂稳态：当输入正脉冲,u01为低电平，电容电压不能突变，uc为高电平，使uo为低电平。接着电容C开始放电，电压不断降低，当电压下降到1.4V时，输出电压返回到高电平。,7.4.3 集成单稳态触发器,一、非重复触发单稳态触发器 74121,非重复触发 只能在稳态接受输入信号。,1. 图形符号, 表示不属于逻辑状态连接,下降沿触发输入,上升沿触发输入,非重复触发,外接定时 电阻、电容,VCC,内接
7、接定时电阻引出端,2. 功能表,3. 主要参数,输出脉宽 tw:,输入触发脉冲最小周期 Tmin :,周期性输入触发脉冲占空比 q:,二、可重复触发单稳态触发器 74122,可重复触发 在暂稳态期间, 能够接受新的触发信号。,1. 图形符号,直接复位,可重复触发,2. 功能表,当定时 电容C 1000 pF时:,7.4.4 单稳态触发器应用举例,一、延时与定时,1. 延时,uI,uO,2. 定时选通,uF,uO,二、整形,uI,uO,7.5 多谐振荡器,7.5.1 用555 定时器构成的多谐振荡器,一、电路组成和工作原理,二、振荡频率的估算和占空比可调电路,1. C 充电时间 tw1,uC（0
8、+） = VCC / 3,uC（） = VCC,充电时间常数,1= （R1+R2）C,2. C 放电时间 tw2,可求得:,放电时间常数,2 = R2C,（一） 振荡频率的估算,3. 振荡频率 f,tw1= 0.7 (R1+R2) C,tw2 = 0.7R2C,T = 0.7（R1+2R2）C,振荡周期：,振荡频率：,占空比：,（二） 占空比可调电路,tw1= 0.7R1C,tw2 = 0.7R2C,7.5.2 用门电路构成的多谐振荡器,工作原理：,1. 反相器静态工作在转折区（放大）;,2. 由两个反相器和电容连接成正反馈电路,电路的振荡周期 T= 1.3RC,7.5.3 石英晶体振荡器,特
9、点：频率稳定，精度高。,1. 符号和选频特性,符号,当 f = f0 时, 电抗 X = 0,电 感 性,电 容 性,2. 石英晶体多谐振荡器,工作原理：,1. 反相器静态工作在转折区（放大）;,2. 石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈;,3. C1 、 C2 为耦合电容, 可不要。,电阻取值范围：,TTL反相器：,R1= R2 = 0.7 2 k,CMOS反相器：,R1= R2 =10 100 M,3. CMOS 石英晶体多谐振荡器,电容三点式,为保证 CMOS 反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF 取值为 :,RF =10 100 M,多谐振荡器应用举例,一、秒信号发生器,T触发器,
10、32768 Hz,16384 Hz,1 Hz,2 Hz,二、模拟声响电路,第七章 小结,一、555 定时器,是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。,双极型 (TTL) 电源: 4.5 16 V,单极型 (CMOS) 电源: 3 18 V 带负载能力强,二、多谐振荡器,是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。,多谐振荡器没有稳定状态， 只有两个暂稳态。暂稳态间的相 互转换完全靠电路本身电容的充 电和放电自动完成。,改变 R、C 定时元件数值的 大小，可调节振荡频率。,在振荡频率稳定度要求
11、很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。,三、施密特触发器,是一种脉冲整形电路，虽然不能自动产生矩形脉冲，却可将输入的周期性信号整形成所要求的同周期 的矩形脉冲输出，还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。,施密特触发器有两个稳定状态，有两个不同的触发电平，因此具有回差特性。它的两个稳定状态是靠两个不同的电平来维持的，输出脉冲的宽度由输入信号的波形决定。此外，调节回差电压的大小，也可改变输出脉冲的宽度。,外接电压调节回差,施密特触发器可由 555 定时器构成，也可用专门的集成电路实现。,四、单稳态触发器,也属于脉冲整形电路，可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲 的定时、整形、展宽（延时）等。,单稳态触发器有一个稳定 状态和一个暂稳态。其输出脉 冲的宽度只取决于电路本身 R、 C 定时元件的数值，与输入信 号无关。输入信号只起到触发 电路进入暂稳态的作用。,改变 R、C 定时元件的数 值可调节输出脉冲的宽度。,单稳态触发器可由 555 定时器构成，也可用集成的单稳态触发器实现。,