第6章新新新.ppt

EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT第第 6章脉冲信号的章脉冲信号的产生与整形产生与整形 概述概述 555 定时器及其应用定时器及其应用 本章小结本章小结EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT主要要求：主要要求：了解脉冲信号产生与整形的方法。了解脉冲信号产生与整形的方法。6.1 概概 述述本章的主要内容本章的主要内容EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT 常用的有施密特触发器和单稳态触发器。常用的有施密特触发器和单稳态触发器。脉冲信号产生与整形的方法脉冲信号产生与整形的方法 获取脉冲信获取脉冲信号的方法号的方法 脉冲信号产生与脉冲信号产生与整形电路整形电路的实现的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。用多谐振荡器直接产生。用多谐振荡器直接产生。用用整形电路整形电路对已有波形进行整形、变换。对已有波形进行整形、变换。施密特触发器施密特触发器主要用以主要用以将缓慢变化将缓慢变化或快速变化的或快速变化的非矩形脉冲变换非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。成陡峭的矩形脉冲。单稳态触发器单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲或者对脉冲变换成符合要求的矩形脉冲或者对脉冲进行移位。冲进行移位。用门电路构成。用门电路构成。用专用的集成电路。用专用的集成电路。用用 555 定时器定时器构成。构成。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT主要要求：主要要求：6.2 555 定时器及其应用定时器及其应用 掌握用掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法。触发器和多谐振荡器的方法。了解了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。定时器的电路结构，掌握其符号和功能。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT555 定时器简介定时器简介 TTL 单定时器型号的最后单定时器型号的最后 3 位数字位数字为为 555，双定时器的为双定时器的为 556；CMOS 单定时单定时器器的最后的最后 4 位数为位数为 7555，双定时器的为双定时器的为 7556。一、一、555 定时器的工作原理和逻辑功能定时器的工作原理和逻辑功能555 定时器是一种结构简单、使用方便灵定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。活、用途广泛的多功能电路。电源电压范围宽电源电压范围宽(双极型双极型 555 定时器为定时器为 5 16 V，CMOS 555 定时器为定时器为 3 18 V)，可提供与可提供与 TTL 及及 CMOS 数字电路兼容的接数字电路兼容的接口电平，还口电平，还可输出一定功率可输出一定功率，驱动微电机、指，驱动微电机、指示灯、扬声器等。示灯、扬声器等。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT集成定时器是一种将模拟电路与数字电路的功集成定时器是一种将模拟电路与数字电路的功能巧妙结合在一起的多用途单片集成电路，有能巧妙结合在一起的多用途单片集成电路，有些书上把它描述为：模拟电路与数字电路的的些书上把它描述为：模拟电路与数字电路的的完美结合。完美结合。在其外部配接上少许阻容定时元件，便能构成在其外部配接上少许阻容定时元件，便能构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器等多种应用电路。多种应用电路。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT555 定时器的电路结构与符号定时器的电路结构与符号 C1C2G3QQG1G2RSVR5 k 5 k 5 k UR1UR2GNDVCCRDOUTCO555THTRDIS电路符号电路符号627153843OUT输出端输出端 8VCC电源端电源端 4RD直接置直接置0 0端端 DIS 7放电端放电端 TH 6阈值输入端阈值输入端 TR 2触发输入端触发输入端 CO 5控制电压输入端控制电压输入端 GND1接地端接地端 集电极开路输出端集电极开路输出端UR1UR2构成构成电阻分电阻分压器压器，为比较器，为比较器 C1、C2 提供两提供两个参考电压，个参考电压，UR1=2/3VCC，UR2=1/3VCC。输出缓冲器输出缓冲器OUT=Q构成构成基本基本 RS 触发触发器器，决定电路输出。，决定电路输出。放电管放电管，其输入为，其输入为Q，输出为开路集电极。，输出为开路集电极。Q构成构成电压比电压比较器较器，比较，比较 TH 与与 UR1 和和TR 与与 UR2 的大小。的大小。555 定时器的电路结构与符号定时器的电路结构与符号 C1C2G3QQG1G2RSVR5 k 5 k 5 k UR1UR23OUT输出端输出端 8VCC电源端电源端 4RD直接置直接置0 0端端 DIS 7放电端放电端 TH 6阈值输入端阈值输入端 TR 2触发输入端触发输入端 CO 5控制电压输入端控制电压输入端 GND1接地端接地端 UR1UR2QEXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT1、电阻分压器、电阻分压器2、电压比较器、电压比较器C1和和C23、基本、基本RS触发器触发器4、NPN开关开关VUR1=2/3VDD UR2=1/3VDD 当U+U-时，比较器输出高电平当U+2/3VCC时时电压传输特性为反相输出的滞回特性电压传输特性为反相输出的滞回特性uIuO当当TH=TR=uI1/3VCC时时1/3VCC0当当1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC时时当当uI1/3VCC时时当当uI由高电平逐渐下降，由高电平逐渐下降，且且1/3VCC uI UT+后，后，uO=UOL,只有当只有当 uI下降到经过下降到经过 UT-时，时，uO 才会发生跃变。才会发生跃变。uI 1/3 VCC)。当当 uC 2/3 VCC 时，满足时，满足TR=uI 1/3 VCC，TH=uI 2/3 VCC,因因此此 uO 为低电平，为低电平，V 导通，电容导通，电容 C 经放经放电管电管 V 迅速放电完毕，迅速放电完毕，uC 0 V。这时这时TR=UIH 1/3 VCC，TH=uC 0 2/3 VCC，uO 保持保持低电平不变。因此，低电平不变。因此，稳态时稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。为低电平。充电充电工作原理工作原理 导通导通放电放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC0VUOLUIHEXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT 2.触发进入暂稳态触发进入暂稳态 (2)(2)工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平(应应 1/3 VCC)时，使时，使 TR=UIL1/3 VCC而而TH=uC 0 V 2/3 VCC，因此，因此 uO 跃变为跃变为高电平，进入暂稳态高电平，进入暂稳态，这时放电管，这时放电管 V截止，截止，VCC 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。UILUOH充电充电EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT 3.自动返回稳定状态自动返回稳定状态 (2)(2)工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC 2.触发进入暂稳态触发进入暂稳态 UIHUOL TH2/3 VCC放电放电V当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平(应应 1/3 VCC)时，使时，使 TR=UIL1/3 VCC 而而TH=uC 0 V 1/3 VCC)，因此，因此 uO 重新跃变重新跃变为低电平。为低电平。同时，放电管导通，同时，放电管导通，C 经经 V 迅速放电迅速放电 uC 0 V，放电完毕放电完毕后，电路返回稳态。后，电路返回稳态。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT 例例 用上述单稳态电路输出定时用上述单稳态电路输出定时时间为时间为1 s 的的正脉冲，正脉冲，R=27 k，试确定定时元件试确定定时元件 C 的取值。的取值。(2)(2)工作原理、工作波形与参数估算工作原理、工作波形与参数估算 uCOtOuOtUOLUOHtWOCC32VOtUIHCC31VuItWIVCC输出脉冲宽度输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件间，主要取决于充放电元件 R、C。该单稳态触发器为不可重复触发器，该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽小于输出脉宽 tWO。解：解：因为因为 tWO 1.1 RC故故可取标称值可取标称值 33 F。F33.7k271.1S11.1WO RtC估算公式估算公式 tWO 1.1 RCEXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT经过长距离传输后，脉冲信号的边经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，沿会变差或波形上叠加某些干扰，利用整形可使其变成符合要求的波形。利用整形可使其变成符合要求的波形。(3)(3)单稳态触发器应用举例单稳态触发器应用举例 2.脉冲定时脉冲定时 1.脉冲整形脉冲整形 因此，利用单稳态触发器可以控制门因此，利用单稳态触发器可以控制门开通与否以及开通多长时间。开通与否以及开通多长时间。uAuBuCuOG单稳态触发器组成的定时电路和工作波形单稳态触发器组成的定时电路和工作波形uAuCuBuOuC 门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。tW uC 为与门为与门 G 开通与否的控制信号。开通与否的控制信号。uC=1，门，门 G 开通，信号开通，信号 uB 通过门通过门 G 输出；输出；uC=0，门，门 G 关闭，关闭，uB 不能输出。不能输出。EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT若已知若已知 Rext=10 k，Cext=1 F则可得则可得 tW 0.7 RextCext=7 msRI CX RX/CXQ+VCCuIRextCextQOuItOuOt脉脉冲冲展展宽宽电电路路和和工工作作波波形形3.脉冲展宽脉冲展宽 tW接成正脉冲接成正脉冲触发方式触发方式将窄脉冲展宽成将窄脉冲展宽成宽度为宽度为 tW 的脉冲的脉冲EXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT3.脉冲移位脉冲移位 负脉冲触发应用举例负脉冲触发应用举例RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQ+VCC+VCC正脉冲触发应用举例正脉冲触发应用举例RI CX RX/CXuO+VCCuIEXIT 脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形EXIT外接元件和连线少，触发方式灵活，既可用输外接元件和连线少，触发方式灵活，既可用输入脉冲的正跃变触发，又可用负跃变触发，使用十入脉冲的正跃变触发，又可用负跃变触发，使用十分方便，而且工作稳定性好。因此应用很广泛。分方便，而且工作稳定性好。因此应用很广泛。(4)(4)集成单稳态触发器集成单稳态触发器1.TTL 不可重复触发型单稳态触发器不可重复触发型单稳态触发器 CT74121 的逻辑符号的逻辑符号 有有 3 个个触发信号输触发信号输入端，入端，TR-A和和 TR-B 用负用负脉冲触发，脉冲触发，TR+用正脉用正脉冲触发。冲触发。有有 2 个互补输出端个互补输出端TR+TR-BTR-AQQRI CX RX/CXRintCextRext/CextRI CX RX/CX不可重复触发型不可重复触发型单稳的限定符号单稳的限定符号 外接定时元件端外接定时元件端“”号表示非