第十篇-脉冲波形的产生及变换.ppt
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1、第七章 脉冲(michng)(michng)波形的产生与整形 主要内容主要内容555定时器的工作原理、逻辑功能 及由555构成的脉冲(michng)电路。由门电路构成的脉冲电路。第一页,共九十二页。数字电路区别于模拟电路的主要特点之一数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是:它的工作信号是是:它的工作信号是离散的脉冲信号离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波最常用的脉冲信号是方波(矩形矩形(jxng)(jxng)波波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整如何产生方波以及对不理想的方波如何整形,是本章讨论的重点。形,是本章讨论的重点。第二页,共九十二页。脉冲脉冲(michng)电路分类电路分类:
2、脉冲脉冲(michng)电路作用:电路作用:脉冲波形的产生脉冲波形的产生(chnshng)和整形。和整形。脉冲电路构成:脉冲电路构成:开关电路开关电路+RC+RC电路电路破坏电路的稳态,破坏电路的稳态,产生暂态。产生暂态。控制暂稳态时间控制暂稳态时间的长短。的长短。脉冲电路与数字电路的比较:脉冲电路与数字电路的比较:单稳态电路(单稳态触发器)单稳态电路(单稳态触发器)多谐振荡(无稳态)电路多谐振荡(无稳态)电路施密特电路(施密特触发器)施密特电路(施密特触发器)数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。脉冲电路侧重脉冲电路侧重波形波形,数字电路侧重,数字电路侧重逻
3、辑关系。逻辑关系。第三页,共九十二页。电容充放电知识电容充放电知识(zh shi)复复习:习:(1)(1)电容两端的电压电容两端的电压(diny)(diny)不能突变,不能突变,VcVc(0 0)VcVc(0 0),电容充放电需要时间,有过渡过程,其时间长短只与电容充放电需要时间,有过渡过程,其时间长短只与 RCRC有关有关,工程上取工程上取33;(2 2)开始充放电(换路)瞬间,阻抗很小,相当短路;)开始充放电(换路)瞬间,阻抗很小,相当短路;充放电结束,电路充放电结束,电路(dinl)(dinl)处于稳态,处于稳态,C C支路电流为支路电流为0 0,阻抗很大,阻抗很大,相当开路;相当开路;
4、(3 3)简单)简单RCRC电路中,各处电压、电流均按指数规律变化;电路中,各处电压、电流均按指数规律变化;(4 4)在简单)在简单RCRC电路中电路中)(tvC=)(vC-)(vC)0(vC+et)()()0()(lntvvvvtCCCC-=+或或第四页,共九十二页。本章本章(bn zhn)讲授讲授2 集成门构成的脉冲集成门构成的脉冲(michng)电路电路1 555定时器的原理定时器的原理(yunl)和应和应用用学习要求学习要求第五页,共九十二页。555定时器的原理定时器的原理(yunl)和应用和应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器定时器是将模拟电路和数字电路集成于一
5、体的电子器件。它使用方便件。它使用方便,带负载能力较强带负载能力较强,目前目前(mqin)(mqin)得到了非常广泛得到了非常广泛的应用。的应用。单定时器单定时器双极型双极型最后最后3 3位数位数555555单极型单极型最后最后4 4位数位数75557555双定时器双定时器双极型双极型最后最后3 3位数位数556556单极型单极型最后最后4 4位数位数75567556型号:型号:第六页,共九十二页。一、一、555 555定时器的电路定时器的电路(dinl)(dinl)结构和基本功能结构和基本功能 555555定时器的内部电路包括以下定时器的内部电路包括以下(yxi)(yxi)几部分几部分:两个
6、电压比较器两个电压比较器:C1C1、C2C2;一个基本一个基本RSRS 触发器触发器;一个晶体管一个晶体管T T;由三个相等电阻组成的分压器由三个相等电阻组成的分压器;一个反相器一个反相器等。等。1.1.电路电路(dinl)(dinl)结构结构第七页,共九十二页。由三个相等电阻组成的分压器由三个相等电阻组成的分压器一个基本一个基本RS 触发器触发器一个晶体管一个晶体管T一个反相器一个反相器两个电压比较器两个电压比较器:C1、C2v vo o+-8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RRbRbTHTHCOCOTRTRD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D
7、C C1 1C C2 2T T第八页,共九十二页。触发触发(ch(ch f)f)输入端输入端阈值阈值(y(y zh zh)输入端输入端电压电压(di(di ny)ny)控制端控制端复位端复位端低低低低电平有效电平有效放电端放电端4.54.518V18V输出端输出端地地v vo o+-8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RRbRbTHTHCOCOTRTRD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D C C1 1C C2 2T T第九页,共九十二页。电源电压范围电源电压范围:4.5V 18V555定时器的管脚图定时器的管脚图12345678555VCCD TH
8、COGND TRVoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位第十页,共九十二页。2.2.基本基本(jbn)(jbn)工作状工作状态态vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T 三个电阻构成的分压器给两个比较器提供三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压基准电压:分别为分别为 和和 。第十一页,共九十二页。001vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T工作状态工作状态(zhungti)(zhungti):在在THTH、TRTR、RD RD 端施端施加不同电平的控制加不同电平的控制信号,得
9、到信号,得到555555的几的几种不同工作状态。种不同工作状态。需了解需了解C1C1、C2C2、T T、Q Q、Q Q、Vo Vo 的工作情的工作情况。况。第十二页,共九十二页。bTHCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22/3VCC1/3 VCC000111第十三页,共九十二页。THCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/3VCC/311010b第十四页,共九十二页。THCOTRD+VccRDVo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3
10、 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 Vc2/3 VCCVCC。充电时间充电时间(sh(sh jin)jin)决定于决定于RCRC的大小的大小。V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3V2/3VCCCC时,时,
11、VoVo0 0,T T导导通,通,C C放电放电(f(f ng ding di n)n)。V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3
12、 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止2/3VCC tvi00vCt0vot 自动自动(zdng)(zdng)返回返回(V VI I1 1):第二十六页,共九十二页。由以上过程可以由以上过程可以(ky)看出看出:每来一次每来一次负脉冲负脉冲,vo 便输出一便输出一个正脉冲个正脉冲,其宽度其宽度 tW 由由 R C 决定决定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW第二十七页
13、,共九十二页。输出脉冲输出脉冲(michng)(michng)宽度宽度t tw wt tw w是是VcVc从从0 0指数指数(zhsh)(zhsh)上升到上升到2V2VCCCC/3/3时所需的时间时所需的时间注意注意:t tw w宽度的增加,将降低定时精度宽度的增加,将降低定时精度(jn d)(jn d)和稳度。和稳度。t tw w 的范围为几秒到几分钟。的范围为几秒到几分钟。2/3VCCtvi00vC0votttWt tw w1.1RC1.1RC第二十八页,共九十二页。2/3VccvCvI(S)vO 在充电在充电(chng din)(chng din)过程中(过程中(C1=1C1=1),如如
14、V VI I再次触发再次触发,C2=10,Q,C2=10,Q仍保持为仍保持为1 1,电路状态不变(电路状态不变(T T 截止,截止,C C保持充电状态)。保持充电状态)。多次触发多次触发(chf)时的情况:时的情况:故该电路为故该电路为不可重复不可重复(chngf)触发触发型单稳态触发器:型单稳态触发器:vIvOVCCRCvC0.01uF12348765第二十九页,共九十二页。电路图:电路图:可重复可重复(chngf)触发的单稳态触发触发的单稳态触发器器+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1第三十页,共九十二页。可重复可重复(chngf)触发的单稳态触发器(续
15、)触发的单稳态触发器(续)+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作工作(gngzu)过程过程b.b.触发触发(chf)(chf)时时:a.a.稳态时稳态时:V VI I=1,T1=1,T1截止截止,电路状态同电路状态同普通单稳。普通单稳。V VI I=0=0,电路触发翻转,电路触发翻转,VoVo1 1V VI I=0=0期间期间,T1,T1导通导通,电容不能充电。电容不能充电。V VI I=1=1后,后,T1 T1截止截止,电容开始充电。电容开始充电。第三十一页,共九十二页。可重复可重复(chngf)触发的单稳态触发器(续)触发的单稳态触发器(续)+VccR
16、Dvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作工作(gngzu)过程过程(续)(续)c.c.重复重复(chngf)(chngf)触发时触发时:当当Vc2/3VVc2/3Vcc 2/3Vcc Q=0,Q=0,V VO O=0,=0,恢复稳态,恢复稳态,TT导通导通,电容放电电容放电第三十三页,共九十二页。单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用(yngyng)一般一般(ybn)用于用于定时定时定时定时(产生一定(产生一定(ydng)宽度的矩形波)宽度的矩形波)整形整形(把不规则的波形转换成宽度、(把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形)幅度都相等的波形)延时延时(把输入信号延
17、迟一定时间后输出)(把输入信号延迟一定时间后输出)第三十四页,共九十二页。1)1)定时定时定时定时(dn sh)(dn sh)3)3)整形整形整形整形(zhng xng)(zhng xng)单稳态单稳态微分微分限幅限幅twtwtwacbd2)2)延时延时延时延时第三十五页,共九十二页。555 555定时器做多谐振荡器定时器做多谐振荡器多谐振荡器的特点:多谐振荡器的特点:(1 1)不需外触发的自激振荡器;)不需外触发的自激振荡器;(2 2)无稳定状态)无稳定状态(zhungti)(zhungti),均为暂稳态;,均为暂稳态;(3 3)矩形波中含有丰富的高次谐波,习惯称多谐振荡器。)矩形波中含有丰
18、富的高次谐波,习惯称多谐振荡器。第三十六页,共九十二页。外接外接R1,R2,C电路电路(dinl):+VccRDvo+-84562713RRRRbQQC1C2TR1CR2V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止第三十七页,共九十二页。vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2 Vcc Vcc通过通过R1R1、R2R2向向C C充电充电(chng(chng din)din),
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