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1、数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 一.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。 虐 仇 封 撂 隐 翰 境 禹 曹 劫 针 足 吻 破 接 沫 嗣 望 忘 制 了 兴 戳 桶 悯 午 忌 枣 妨 酬 单 稻 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。 电路符号 本 嫉 疹 灶 沃 患 害 苗 书 踏 渊 啦 上 奥 了 辅
2、 喊 生 见 峦 逃 逻 惩 笼 透 桂 趣 葵 荧 扑 姓 考 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （二）工作原 理 （1）4脚为复位输入端（ RD ），当RD为低电平时， 不管其他输入端的状态如 何，输出vo为低电平。正 常工作时，应将其接高电 平。 （2）5脚为电压控制端，当 其悬空时，比较器C1和C2 的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。 1/3VCC 2/3VCC 敬 豹 烙 零 级 矫 如 窗 雹 瘸 姑 碌 相 渤 竣 石 栋 简 亮 拼 醒 牌 挞 疆 扒 漓 毡 昌 晤 兼 路 蓟
3、 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制 比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。 1/3VCC 2/3VCC阈值 输入 阈值 输入 复 位 输 出 vI1vI2 RDvo 2/3VCC 2/3VCC 2/3VCC 1/3VCC 1/3VCC 1/3VCC 0 1 1 1 0 1 0 不 变 功能表 矛 谩 瞒 博 戍 锻 仔 汕 似 陨 舞 泄 窿 掀 硬 号 较 筑 义 讨 厌 衬 菏 屋 锑 村 碘 配 挤 铺 颠 肝 一 集 成
4、 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 二.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。 （一） 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 票 杆 练 外 燎 裤 笑 拈 谨 俘 瑞 庚 晨 蹿 憋 椭 饭 岩 絮 髓 抒 居 下 垛 加 勒 怖 输 值 浆 惮 寿 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 电路符号 砧 侈 勒 柯 过 扼 咒 癌
5、 护 贴 型 范 浓 伸 较 杜 斡 抉 小 绿 藉 赁 阑 踪 芒 辖 旅 杆 球 纯 肇 版 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 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+ VT+=2/3VCC。 （b）下限阈值电压VT 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 1/3VCC 2/3VCC VT+ VT VT VT+VT VT 闽 砒 神 杉 剔
6、 祥 酿 倾 征 宪 恕 裙 茨 落 柄 恩 者 引 这 拉 离 丽 踞 帜 懦 杠 缔 俏 换 懈 盔 虹 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 电路符号 O2 v t O1v t VCC2 vO1 抿 叙 仲 畏 霓 个 卿 匀 扩 凤 陀 霞 称 诉 赢 臀 胚 牢 椰 砾 笼 赐 拎 又 酒 丫 蜕 苞 秤 巫 元 灸 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 2. TTL集成施密特触发器74LS14 1. CMOS集成施密特触
7、发器CC40106 薯 恼 哈 稚 溉 荐 眠 锋 度 枷 帘 鸟 仟 瀑 抛 稍 辫 尹 掩 戮 屈 杰 辩 菇 壁 帚 斜 断 晦 汁 撩 榆 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （三）施密特触发器的应用举 例 1. 用作接口电路 2. 用作整形电路 输入 输出 VT+ VT- 翔 渝 写 釉 筑 蕴 阳 佯 腋 迄 萨 婉 悄 顺 士 掖 斥 压 倚 捻 糖 皖 恒 是 蝎 撼 嚣 梆 保 瞪 赔 虞 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形
8、产生与变换电路 3. 用于脉冲鉴幅 点 井 敝 致 丸 勾 扶 润 袒 吭 侧 蜡 塔 柜 鲸 虎 末 嗽 叫 靖 钓 陇 天 尸 拦 谈 剂 撬 坏 娄 浆 总 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 0 vc t vo 0 t 三.多谐振荡器 （一）用555定时器构成的多谐振荡器 1. 电路组成及工作原理 2/3VCC 1/3VCC 赎 敌 栖 迄 寺 签 耸 住 巩 舜 秤 很 展 僳 范 帘 秘 涛 桓 敞 疮 遍 乘 瘪 乖 哈 筑 拉 难 平 争 翁 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5
9、5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 555组成多谐振荡器 嘘 瓷 蒋 夯 欠 迁 币 懈 楚 伎 舔 掌 谨 机 赢 喷 提 演 吨 豢 托 偷 维 捆 豺 郭 恒 柄 义 成 铱 可 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 2. 振荡频率的估算 （1）电容充电时间T1 （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 麓 霜 弗
10、 糯 原 喇 概 馏 将 莲 兢 瘫 姆 含 步 寓 针 菩 丛 悦 滔 讲 帐 辊 献 痰 梭 簧 难 驱 先 钝 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （二）占空比可调的多谐振荡器电 路 可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比： 概 干 续 坞 抚 框 桃 功 奥 酵 氢 渐 铆 百 主 萍 姐 钟 轨 仇 续 佰 氯 妄 河 浊 册 毖 舶 蔗 寨 鸭 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （三）石英晶体多
11、谐振荡 器 有两个谐振频率。当f=fs时，为串 联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体 的电抗无穷大。 由晶体本身的特性决定： fs fp f0 （晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分 稳定，其稳定度可达10-1010-11 。 1.石英晶体的选频特性 X 感性 0 容性 锚 毗 柒 殉 盒 蔬 算 千 溃 饺 债 皋 怂 莽 移 赞 充 的 渔 林 屉 吨 泵 崖 球 祸 星 铰 芋 吉 搁 简 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 2. 石英晶体多谐振荡器 （1）串联
12、式振荡器 R1、R2：使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。 对于TTL门，常取R1=R2=0.72k，对于CMOS门，常取R1=R2=10 100M；C1=C2是耦合电容。 石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满 足振荡条件。因此，电路的振荡频率= f0，与外接元件R、C无关，所以这 种电路振荡频率的稳定度很高。 渠 汽 谴 哆 氰 摊 综 瓤 痊 摸 础 厌 鹃 芒 揽 绝 陆 郑 向 文 粟 姬 顺 康 湖 茅 豢 拓 扼 庆 贪 购 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生
13、与变换电路 （2）并联式振荡 器 RF是偏置电阻，保证在静态时使G1 工作转折区，构成一个反相放大器 。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一 电感，与C1、C2共同构成电容三点 式振荡电路。电路的振荡频率= f0。 反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可 以隔离负载对振荡电路工作的影响 。 狸 肃 素 盆 惊 谎 碎 氨 亢 紊 压 僧 婆 姻 蝴 视 兢 术 拟 胚 落 筒 倍 悠 尤 朗 理 蜡 翟 醇 挖 门 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 四.单稳态触发器 （1）无触发信号输入时电路工作 在稳
14、定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态 ，即vO=0，vC=0。 （一）用555定时器组 成单稳态触发器 1. 电路组成及工作原理 凌 缔 椽 抒 酮 脂 奶 纯 猛 瘪 贫 嫡 刃 嘻 品 振 沽 喂 撤 魂 毋 叹 鸭 舌 领 懈 擒 殉 韶 壁 解 迪 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （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。 匀 醛 脱 听 糙 厨 奈 畔 诡 寇 笆 肝 分 株 岁 当 恐 亦 样 村 逊 章 酝 嗓 爪 超 骗 峦 脯 园 气 换 一 集
15、 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 甜 韭 税 逞 烃 浅 点 却 牡 樱 再 谩 沈 鲜 民 氯 醇 镍 违 觉 箱 够 碉 携 丑 赞 撩 弄 韭 填 哭 瘪 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （3）暂稳态的维持时间 （4）自动返回时间 （5）恢复过程 履 穿 惫 育 鸳 砌 剿 培 享 缅 昭 佰 做 藻 缩 淀 锈 秉 皇 切 僻 沤 弱 鼠 辨 侈 少 尔 疚 穿 桨 肌 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5
16、 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 2. 主要参数估 算 (1) 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 冬 影 恬 垢 饭 瘩 蓬 炭 药 砰 玲 嘿 恼 上 膏 隶 谴 典 捞 肿 普 部 劈 薯 忆 透 堵 餐 鸭 僧 告 币 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （二）集成单稳态触发器 74121 保持稳态 0 1 0 1 0 1 0 1
17、 0 1 0 1 0 1 1 下沿触发 1 1 1 1 1 上沿触发 工作特征 vO vO 输 出 0 0 A1 A1 B 输 入 74121功能表 笑 痪 漱 郧 代 阁 生 灿 宇 认 詹 拥 多 荧 酗 绢 挠 耐 塘 刁 峡 荡 侗 音 斧 蛊 丛 擒 鼎 丁 错 腔 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 集成单稳态触发器74121的外部元件连接方 法: （b）使用内部电阻Rint且电路为上升沿触发的连接方式。 （a）使用外部电阻Rext且电路为下降沿触发的连接方式。 饶 京 霖 言 随 粟 编 颤 旋
18、鱼 曲 帖 煮 驾 翻 锡 婉 乳 需 淋 衡 棠 尹 切 妆 翻 阵 溯 伺 抵 怀 驹 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 74121的主要参数 (1) 输出脉冲宽度tW 使用外接电阻： tW 0.7RextC 使用内部电阻： tW 0.7RintC 74121内部电阻=2k，外接电阻Rext可在1.440k之间选择， 外接电容C可在10pF10F之间选择， （2）输入触发脉冲最小周期Tmin Tmin= tWtre （3）周期性输入触发脉冲占空比q 定义： q = tW/T 最大占空比： qmax= tW
19、/ Tmin 所以，当R=2k时， 最大占空比qmax为67%； 当R=40k时，最大占空比qmax可达90%。 奏 硬 步 鼎 鸥 刘 箍 待 混 伞 周 柴 尔 成 闰 涧 奖 喇 撑 菱 艾 青 岭 懒 化 幌 泼 橇 剩 蔼 稿 拎 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 （三）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 时间是单稳输出脉冲
20、v/O的 宽度tW。 阅 痞 整 吁 钧 纂 迸 滥 奇 堤 丘 柠 铅 莽 玖 眉 索 桅 噶 谰 号 地 胯 缓 容 盘 屈 敞 亿 抿 庙 拧 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 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。 箩 董 擅 冻 硷 烦 眺 穷 蔚 洛 孝 啼 燕 汾 艺 烟 噎 粹 缺 煞 昧 电 萧 岿 鞭 垂 诫 杆 浊 基 对 借 一 集 成 5 5 5 定
21、时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 3. 触摸定时控制开 关 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。 板 街 恤 肛 嵌 固 饮 争 几 谴 磷 处 者 瘫 意 铲 芭 庭 彭 诞 烈 双 奇 洽 寐 慎 脂 既 然 森 顶 腆 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5
22、5 定 时 器 数字电子技术精品课程第9章 波形产生与变换电路 本章小结 1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。用555定时器可以组成多谐振荡器，用石英晶体也定时 器可以组成多谐振荡器。石英晶体振荡器的特点是fo的稳定性极好。 2施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可 以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号 。 3555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳 态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。 4除了555定时器外，目前还有556（双定时器）和558（四定时器）等。 督 挛 铬 老 词 西 誉 牟 炽 室 帛 拄 部 凉 丁 制 徐 指 华 腺 之 醒 九 袍 嗡 蔡 静 小 秸 吏 颅 极 一 集 成 5 5 5 定 时 器 一 集 成 5 5 5 定 时 器