脉冲发生电路.ppt

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1、7.57.5 多谐振荡器多谐振荡器 7.47.4 单稳态触发器单稳态触发器 7.37.3 施密特触发器施密特触发器 退出退出 7.1 7.1 概述概述 7.2 7.2 集成集成555555定时器定时器 第7单元 脉冲波形的产生和变换 通过这一单元的学习，主要掌握如下知识： 多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器的工作 原理。 能够运用555电路设计多谐振荡器、单稳态电路 和施密特触发器。 学习内容 1常见脉冲波形 : 2常用的脉冲参数 : 7.1 概述 7.2 集成555定时器 1555定时器的电路结构 低电平 触发端 高电平 触发端 电压 控制端 复位端 低电平有效 放电端 4.516V 一、

2、555定时器的电路结构 7.2 集成555定时器 电压比较器的功能 ： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0 由以下几部分组成： （1）三个5k电阻组 成的分压器。 （2）两个电压比较器 C1和C2。 电源 复位，低电平有效 高电平触发端 电压控制端 低电平触发端 放电端 C C & & &1 R S G 5k 5k 5k 1 2 VR TH v CC D (2) (6) (5) (8)(4) (3) O (7) v T , (1) CO （3）基本RS触发器， （4）放电三极管T及缓冲器G 。 电路符 号 1 2 6 5 84 3 7 O v , TH vIC VCC vO 555 D

3、R 电源 复位，低电平有效 高电平触发端 电压控制端 低电平触发端 放电端 C C & & &1 R S G 5k 5k 5k 1 2 VR TH v CC D (2) (6) (5) (8)(4) (3) O (7) v T , (1) CO 0 0 1 R=0时，Q=1，uo=0，T导通。 R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 2VCC/3 VCC/3 0 0 0 1 1 R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=0、C2=

4、1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 2VCC/3 VCC/3 1 0 0 1 1 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。 1 1 0 R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。 2VCC/3 VCC/3 1 1 1 0 0 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=1， Q、Q不变，uo不变，T状态不变。 R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=0， Q=0、Q=1，

5、uo=1，T截止。 2工作原理 想一想：555电路的主要功能是什 么，放电端如果 并联在充 放电回路上的 电容两端可能 会出现什么现象？ 7 7. .3.13.1用用555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 7 7. .3.3 3.3 施密特触发器的应用举例施密特触发器的应用举例 退出退出 7.3.2 7.3.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 7.3施密特触发器 7.3 施密特触发器 施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 7.3.1 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理 1/3VCC 2/3VCC 1

6、 2 6 5 VCCRD O 555 3 O v7 v TR IC 84 1 2 I v CC V VCC2 R v 电路符号 2/3V 放电端 1/3V C v 5k S 1 (2) (7) (6) & (3) G V & TR O1 CC (4) T CC C (8) 5k 5k 2 R CC (1) & 1 V O2 1 R v I v CC2 2. 电压滞回特性和主要参数 （2）主要静态参数 （a）上限阈值电压VT+ vI上升过程中，输出电压vO 由高电平VOH跳变到低电平 VOL时，所对应的输入电压值 。VT+=2/3VCC。 （b）下限阈值电压VT vI下降过程中，vO由低电平 V

7、OL跳变到高电平VOH时，所 对应的输入电压值。VT=1 /3VCC。 （3）回差电压VT VT= VT+VT=1 /3VCC （1）电压滞回特性 1/3VCC Vo Vi 0 传输特性 VOH VOL 2/3VCC VT 1/3VCC 2/3VCC 电路符号 2/3V 放电端 1/3V O2 v t O1v t VCC2 vO1 1 2 6 5 VCCRD O 555 3 O v7 v TH IC 84 1 2 I v CC V VCC 2 R v C v 5k S 1 (2) (7) (6) & (3) G V & O1 CC (4) T CC C (8) 5k 5k 2 RCC (1)

8、& 1 V O2 1 R v I v CC2 TH 7.3.2 集成施密特触发器 2. TTL集成施密特触发器74LS14 1. CMOS集成施密特触发器CC40106 7.3.3 施密特触发器的应用举例 1. 用作接口电路将缓慢变化的输入信号，转换成为符合 TTL系统要求的脉冲波形。 2. 用作整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。 输 入 输 出 VT + VT - 3. 用于脉冲鉴幅从一系列幅度不同的脉冲信号中， 选出那些幅度大于VT+的输入脉冲。 7.4.1 7.4.1 用用555555定时器的单稳态触发器定时器的单稳态触发器 7.4.3 7.4.3 单稳态触发器的应用单稳态触发

9、器的应用 退出退出 7.4.2 7.4.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 7.4 7.4 单稳态触发器单稳态触发器 7.4 单稳态触发器 单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉 冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时 间后，自动返回到稳态。 （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，vC=0。 7.4.1 用555定时器组成单 稳态触发器 1. 电路组成及工作原理 2 6 VCCRD O 555 3 TH 84 v 7 VCC C15 v C vI R C 0.01 1 F （2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0

10、跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。 2 6 VCCRD O 555 3 TH 84 v 7 VCC C15 v C vI R C 0.01 1 F (3) V 1/3V CC S CC (8) & C & C (7) I 5k 放电端 5k (1) C 2/3V G R 5k v v 1 C R 2 v (6) CC 1 T & (2) TH (4) O （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 1=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）自动返回时间 当vC上升至2/3VCC时， vO变0，电路由暂稳态 重

11、新转入稳态。 （5）恢复过程当暂稳 态结束后，C通过饱和导 通的T放电，时间常数 2=RCESC，由于RCES很 小，所以放电很快。C放 电完毕，恢复过程结束 。 2. 主要参数估算 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算） （2）恢复时间tre tre=（35）2 （3）最高工作频率fmax vI周期的最小值 ： Tmin= tWtre 最高工作频率: T TW 7.4.3 单稳态触发器的应用 1. 延时与定时 （1）延时 图中，v/O的下降沿比vI的 下 降沿滞后了时间tW。 （2）定时 当v/O=1时，与门打开， vO= vF。当v/O=0时， 与门关闭，vO为低电平。 与门打开的时间是单稳

12、输出脉冲v/O的宽度tW。 2. 整形 单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅 度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳 态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。 555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人 体感应电压相当于在触发 输入端（管脚2）加入一个负 脉冲，555输出端输出高电平， 灯泡（RL）发光，当暂稳态 时间（tW）结束时，555输出 端恢复低电平，灯泡熄灭。 该触摸开关可用于夜间定时 照明，定时时间可由RC参数 调节。 3. 触摸定时控制开关 84 7 6 2 15 3 555 +VCC RL R 100k C 100 C

13、1 0.01 (+6V) P 4. 触摸、声控双功能延时灯 555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分 钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，HTD将声音信号转换成电信号， 经T2、T1放大，触发555，使555输出高电平，触发导通晶闸管SCR， 电灯亮； 同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能 使T1导通，触发555，达到上述效果。 7 7. .5.15.1用用555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 7 7. .5.2 5.2 多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例 退出退出 7.5 7.5 多谐振荡器多谐振荡器 0 vc

14、 t vo 0 t 7.5.1 7.5.1 用555定时器构成的多谐振荡器 多谐振荡器能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 一电路组成及工作原理 2 6 VCCRD O 555 3 TH 84 v 7 R R VCC 1 2 C 15 0.01F C1 v C P 2/3VCC 1/3VCC 放电端 2/3V 1/3V EWB演示555组成多谐振荡器 (6) (2) 5k 1 R T 5k & C & & 1 G S C 2 5k (4) O (3) (7) v (1) (8) CC V v C 1 P R R C 2 TH CC CC 2. 振荡频率的估算 （1）电容充电时间T1：（用三要素法计

15、算） （2） 电容放电时间 T2 （3）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2) C （5）输出波形占空比 q （4）电路振荡频率f T T1T2 0 vc t vo 0 t 2/3VCC 1/3VCC 3 占空比可调的多谐振荡器电路 利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离 开，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器 。 可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比： 2 6 VCCRD O 555 3 TH 84 v 7 VCC C 15 0.01F C1 vC D D1 2 1 R 2R 752 多谐振荡器应用实例 1. 简易温控报警器 2

16、 6 VCCRD 555 3 TH 84 7 R R VCC 1 2 C 15 0.01 C1 10/10V C2 20k 100k 0.01 3 R 2k （+6V） T 3AX31 2. 秒脉冲发生器 CMOS石英晶体多谐振荡器产生f=32768Hz的基准信号 ，经T/触发器构成的15级异步计数器分频后，便可得到稳 定度极高的秒信号。 这种秒脉冲发生器可做为各种计时 系统的基准信号源。 本单元学习指导 本章学习的重点是双稳态电路、单稳态电路、多 谐振荡器、和施密特电路的特点。重点介绍了555定 时器的应用。本章的难点是对多谐振荡器的工作原理 、施密特触发器的回差特性的理解以及对常用脉冲电

17、路输出波形的分析。 施密特触发器和单稳态触发器是最常用的两种脉冲 整形电路。其输出脉冲的宽度由输入信号决定。它的 输出波形的边沿陡峭。单稳态触发器输出信号主要参 数是脉宽与输入信号无关。输出信号只起触发作用。 因此，单稳态触发器可用于产生固定宽度的脉冲信号 。 本单元学习指导 多谐振荡器是一种常用的自激脉冲振荡电路。它没 有稳态，只有两个暂稳态。无需外加输入信号，只要 接通电源，就能自动产生矩形脉冲。其主要参数是重 复周期。它主要用于脉冲信号源和电子自动开关等。 555定时器应用广泛，使用方便，除了构成单稳、多 谐和施密特电路外，还可以接成其它各种应用电路。 使用时应注意的是CMOS、555/

18、556型在绝大多数场合 可直接代替双极型555/556型使用，且多数参数得以 改善。但CMOS型的驱动电流较双极型的要小，替换 时必须注意查阅有关器件手册。 实验七 时基电路 一、实验目的 1. 掌握555时基电路的结构和工作原理，学会对此芯 片的正确使用。 2. 学会分析和测试用555时基电路构成的多谐振荡器 ，单稳态触发器，施密特触发器等三种典型电路。 二、实验仪器及材料 1. 双踪示波器 2数字电路实验箱 3. 器件: NE556，（或LM556，5G556等）双时基电路 1片 二极管1N4148 2 只 电位器 22K、1K 2 只 电阻、电容 若干 扬声器 一只 KD-9300系列音

19、乐集成块 一块 小型无锁按键开关 9013型硅NPN三极管，要求100。 三、实验内容 1. 555时基电路构成的多谐振荡器 电路如图所示。 （1）按图接线。图中元 件参数如下： R1=15K R2=5K1 C1=0.33uf C2=0.047uf （2）用示波器或指示灯 观察并测量OUT端波形的 频率，并和理论估算值比 较，算出频率的相对误差 值。 （3）若将电阻值改为R1=15K，R2=10K，电容C不变 ，上述的数据有何变化？ （4）根据上述电路的原理，充电回路的支路是R1R2C1， 放电回路的支路是R2C1，将电路略作修改，增加一个电位 器RW和两个引导二极管，构成图7.28所示的占空

20、比可调的 多谐振荡器。 其占空比q为: 改变RW的位置，可调节q值。 合理选择元件参数？（电位器选用22K），使电路的占 空比q=0.2，且正脉冲宽度为0.2ms。 调试电路，测出所用元件的数值，估算电路的误差。 1. 555时基电路构成的多谐振荡器 2. 555构成的单稳态触发器 单稳态触发器电路 实验电路 （1）图中R=10K，C1=6200PF，VI 是 频率约为10KHz左右的方波时，用双踪示 波器观察OUT端相对于Vi的波形，并测出 输出脉冲的宽度TW。 （2）调节Vi的频率，分析并记录观察到 的OUT端波形的变化。 （3）若想使TW = 10us，怎样调整电路 ？测出此时各有关的参

21、数值。 3. 应用电路 用时基电路组成警铃电路 （1）上图所示用556的两个时基电路 构成低频对高频调制的救护车警铃电路 。 v参考实验内容2确定图中未定元件参 数。 v按图接线，注意扬声器先不接。 v用示波器观察输出波形并记录。 v接上扬声器，调整参数到声响效果 满意。 （2）用555电路构成音乐传花游戏机电路。 555电路的脚先不与音乐集成块的VDD相连， 接通电源。观察LED发不发光。 按一下SB按键，随即放开，观察发光二极管 LED的发光现象。若电路装焊正常，则当按下SB 按键时，LED将会发光，经一段时间后，自动熄 灭。否则，检查电路是否存在安装焊接的错误。 长时间按压SB不放，观察

22、LED的发光现象，想 想原因。断开电源，把555电路的脚与音乐集 成块的VDD相连。 接通电源，按一下SB按键，正常应见到LED发 光，同时，嗽叭发出音乐声，经一段时间后， LED不再发光，喇叭不再发声.调节RP的位置， 观察发光二极管发光和喇叭发声的现象有何变化 ，想想原因。 4 时基电路使用说明 555定时器的电源电压范围较宽，可在+5 +16V 范围内使用（若为CMOS的555芯片则电压范围在+3 +18V内）。 电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力， 双极性定时器最大的灌电流和拉电流都在200mA左右 ，因而可直接推动TTL或CMOS电路中各种电路，包 括能直接推动蜂鸣器等器件。

23、 本实验所使用的电源电压VCC = +5V。 四、实验报告 1. 按实验内容各步要求整理实验数据。 2. 画出实验内容1和2中的相应波形。 3. 画出实验内容3最终调试满意的电路图并标出 各元件参数。 4. 总结时基电路基本电路及使用方法。 5在音乐传花游戏机中长时间按压SB按键开关 不放时，会出现什么情况，为什么？ 五、想想做做 1触摸自熄电路 触摸自熄电路如图 2简易电子琴电路 用555电路设计一个简易电子琴电路，当按 压不同键时，会对应产生1，2，3，4，5，6， 7的音调。 在普通台灯上增加少量电子元件，可使台灯 具有触摸自熄功能。使用时，只要用手摸一下台 灯上的金属装饰件，台灯就能自动点燃，几分钟 后，它又自动熄灭。 为了保证使用者的绝对安全，R4、R5采用了 高阻值电阻器，最好用RJ-1/4W型金属膜电阻器 ，R1、R2、R3可用普通RTS-1/8W碳膜电阻器； 其他元器件的选择见上图。 本单元结束 返回本单元目录 退出