电子技术脉冲产生与整形.pptx

第第19讲讲第第16章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形16.1 16.1 由门电路组成多谐振荡器和由门电路组成多谐振荡器和 单稳态触发器单稳态触发器16.2 16.2 集成单稳集成单稳741237412316.3 16.3 集成定时器集成定时器555 555 电子技术脉冲产生与整形第1页第第16章章 脉冲波形产生与整形脉冲波形产生与整形16.1 由门电路组成多谐振荡器和单稳态触发器由门电路组成多谐振荡器和单稳态触发器 16.1.1由门电路组成多谐振荡器由门电路组成多谐振荡器 16.1.2由门电路组成单稳态触发器由门电路组成单稳态触发器16.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123 16.2.1集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123功效功效 16.2.2集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123应用举例应用举例16.3集成定时器集成定时器555 16.3.1 555定时器工作原理定时器工作原理 16.3.2 555定时器应用定时器应用 电子技术脉冲产生与整形第2页 16.1由门电路组成多谐振荡器和单稳态触发器由门电路组成多谐振荡器和单稳态触发器 一、由奇数个非门组成多谐振荡器一、由奇数个非门组成多谐振荡器 利用门电路传输延迟时间，将奇数个非门首利用门电路传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就能够组成一个简单多谐振荡器（环行尾相接，就能够组成一个简单多谐振荡器（环行振荡器）振荡器）:111u1u2u30tu3缺点缺点:因门电路传输延迟时间很短（因门电路传输延迟时间很短（10nS10nS左右），所左右），所以振荡频率太高以振荡频率太高,而且不可调整。而且不可调整。16.1.1由门电路组成多谐振荡器由门电路组成多谐振荡器电子技术脉冲产生与整形第3页二、带二、带RCRC延时电路多谐振荡器延时电路多谐振荡器111u1u2u3CARRSG1G2G3时间常数时间常数 RC RC门电路传输延迟时间门电路传输延迟时间u u3 3 周期：周期：T 2.2 RCR RS S：限流电阻，几百：限流电阻，几百 输出输出电子技术脉冲产生与整形第4页0tu30tu20tu10tuAUT假设：开始时假设：开始时u u3 3=0=0当当u uA AUUT T时，时，u u3 3不反转不反转u1CR1u2=0.3VA111u1u2u3CARRSG1G2G3带带RC延时电路环行振荡器分析延时电路环行振荡器分析电子技术脉冲产生与整形第5页0tu30tu20tu10tuAUT当当u uA A=U=UT T时，时，u u3 3反转，反转，u u1 1、u u2 2也同时反转也同时反转111u1u2u3CARRSG1G2G3电子技术脉冲产生与整形第6页0tu30tu20tu10tuAUT 因为电容电压不能因为电容电压不能 突突变变,当当u u1 1 发生下跳时发生下跳时,u,uA A有一突变。有一突变。111u1u2u3CARRSG1G2G3电子技术脉冲产生与整形第7页0tu30tu20tu10tuAUT111u1u2u3CARRSG1G2G3u u2 2uu1 1，电容反向充电，电容反向充电,u uA A上升。上升。电子技术脉冲产生与整形第8页0tu30tu20tu10tuAUT当当uA=UT 时，时，u3、u1、u2反转反转111u1u2u3CARRSG1G2G3电子技术脉冲产生与整形第9页0tu30tu20tu10tuAUTU因为因为u u1 1上跳，电容电压不上跳，电容电压不能突变，所以能突变，所以u uA A上跳，然上跳，然后后u uA A下降下降，进入下一个周，进入下一个周期。期。111u1u2u3CARRSG1G2G3电子技术脉冲产生与整形第10页T0tu30tu20tu10tuAUTU能够推导，输出信号周能够推导，输出信号周期近似为期近似为:T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G3电子技术脉冲产生与整形第11页三、三、RCRC耦合式振荡器耦合式振荡器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA当当R R1 1=R=R2 2=R ,C=R ,C1 1=C=C2 2=C=C时时 输出信号周期近似为输出信号周期近似为:T 1.4 RC电子技术脉冲产生与整形第12页四、石英晶体振荡器四、石英晶体振荡器输出方波输出方波u uO O频率频率=石英晶体固有谐振频率石英晶体固有谐振频率石英晶体等效电路石英晶体等效电路石英晶体石英晶体11R1R2CuoAR1=R2=1k C=0.1 F优点：振荡频率稳定，精度高，惯用作基准信号源优点：振荡频率稳定，精度高，惯用作基准信号源电子技术脉冲产生与整形第13页单稳态触发器单稳态触发器:输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态,另一另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它能够由个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它能够由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来稳定状态。会自动返回原来稳定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态16.1.2 由门电路组成由门电路组成单稳态触发器单稳态触发器由外部触发后，由稳由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态定状态变为暂稳态经延时电路延时后，经延时电路延时后，又自动返回稳定状态又自动返回稳定状态电子技术脉冲产生与整形第14页一、由门电路组成积分型单稳态触发器一、由门电路组成积分型单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0tt1当当u ui i=0=0时时u1u2RC1&uiAu ui i：外部触发脉冲：外部触发脉冲当当u ui i上跳时，上跳时，u u1 1下跳下跳因因u uA A不能突变，所以不能突变，所以u u2 2下跳下跳电子技术脉冲产生与整形第15页0tuiu1uAu20t0t0tt1u u1 1下跳后，下跳后，C C放电，放电，u uA A下降下降UTTWTW=1.1RCu1u2RC1&uiA当当u uA A=U=UT T时，时，u u2 2上跳，输出上跳，输出一个宽度为一个宽度为T TW W负脉冲负脉冲当当u ui i下跳时，下跳时，u u1 1上跳，上跳，C C再再充电，充电，u uA A上升为高电平。上升为高电平。电子技术脉冲产生与整形第16页uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺点：缺点：若若C C放电太慢，在放电太慢，在 t t1 1-t-t3 3期间期间,u,uA AUUT T,失去对失去对 u u2 2 低低电平宽度控制作用电平宽度控制作用u1u2RC1&uiAu u2 2将伴随将伴随u ui i变为变为0 0而变为而变为1 1电子技术脉冲产生与整形第17页u1u2RC1&uiA&ui,1u3(a)(b)改进型电路改进型电路u1u2RC1&uiA电子技术脉冲产生与整形第18页u1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改进积分型单稳触发器工改进积分型单稳触发器工作原理作原理特点特点:输出脉冲宽度不受输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度影响输入脉冲宽度影响u1u2RC1&uiA&ui,1u3 电子技术脉冲产生与整形第19页二、由门电路组成微分型单稳态触发器二、由门电路组成微分型单稳态触发器(略略)电子技术脉冲产生与整形第20页16.2 16.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS12374LS123 74LS123 74LS123 内部包含两个独立单稳。单稳输出脉冲内部包含两个独立单稳。单稳输出脉冲宽度，主要由外接定时电阻宽度，主要由外接定时电阻(R(RT T)和定时电容和定时电容(C(CT T)决定。单稳翻转时刻决定于决定。单稳翻转时刻决定于 A A、B B、CLR CLR 三个输入信三个输入信号。号。ABQQCLRRT/CTCTABQQCLRRT/CTCT1216.2.1 16.2.1 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123功效功效电子技术脉冲产生与整形第21页触发触发74LS123功效表功效表ABQQCLRRT/CTCT+5V清清0 0CLRABQQ说明说明000000011111111稳态稳态稳态稳态触发触发触发时：触发时：Q Q端得到正脉冲端得到正脉冲 Q Q端得到负脉冲端得到负脉冲电子技术脉冲产生与整形第22页ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW =0.45 RT CT 单位单位 RT：k,CT:pF,tW:nSCT 1000PFRTCTCTRTTWAQQTWBQQ电子技术脉冲产生与整形第23页16.2.216.2.2集成单稳态触发器集成单稳态触发器74LS123应用举例应用举例例例1.1.用用单稳进行单稳进行彩灯延时控制彩灯延时控制BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRT延时时间延时时间电子技术脉冲产生与整形第24页QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 (1)7 4 L S 1 9 4 (2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入移位输入DW1DW2时钟时钟+5V+5V9108发光二极管发光二极管串行移位存放器串行移位存放器单稳态触发器单稳态触发器彩灯控制彩灯控制过程过程:全亮全亮由左到右逐一灭由左到右逐一灭全灭全灭延时延时全亮全亮,周而复始周而复始电子技术脉冲产生与整形第25页例例2.2.用单稳进行波形整形、用晶体振荡器产生计数用单稳进行波形整形、用晶体振荡器产生计数器计数脉冲器计数脉冲(数字测速系统数字测速系统)放大器放大器电机电机圆盘圆盘红外发射红外发射红外接收红外接收单稳整形单稳整形计数器计数器定时器定时器(晶体振荡器晶体振荡器)显示译吗器显示译吗器数码显示器数码显示器uiuo转转/分分分频器分频器uiuo电子技术脉冲产生与整形第26页16.3 集成定时器集成定时器55516.3.1 555定时器工作原理定时器工作原理一、内部电路组成一、内部电路组成内部电路组成内部电路组成:(1)分压器分压器(3个个R)(2)电压比较器电压比较器 (A1、A2）(3)RS触发器触发器(4)反相器反相器(5)晶体管晶体管T+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR电子技术脉冲产生与整形第27页1端端GND 地地2端端TR 低电平触发输入低电平触发输入 3端端UO 输出输出4端端RD 直接清直接清05端端CV 电压控制，不用电压控制，不用 时经时经0.01 F电电容容 接地接地6端端TH 高电平触发输入高电平触发输入7端端D 三极管集电极三极管集电极8端端VCC 电源电源(4.5V18V)16.3.1 555定时器工作原理定时器工作原理(续续)二、引脚功效二、引脚功效+A1+A2RSQQTRCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR电子技术脉冲产生与整形第28页16.3.1 555定时器工作原理定时器工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 各部分功效各部分功效+A1+A2RSQQTRCOTHRDTVCCUO6GND5432178DRRR(1)分压器为比较器提供分压器为比较器提供基准电压，基准电压，A1基准电压基准电压为为 ，A2基准电压基准电压为为 。（2）阈值端（）阈值端（TH）和）和触发端（触发端（TR）外加输入）外加输入信号和两基准电压比较。信号和两基准电压比较。当当TH 时，时，A1输出高电平；当输出高电平；当TR 时，时，A2输出高电平。反输出高电平。反之，两比较器输出低电之，两比较器输出低电平。平。（3）A1、A2输出作为输出作为RS触触发器输入。发器输入。R=1时，时，Q=0；S=1时，时，Q=1（4）RS触发器反相输出端经触发器反相输出端经反相驱动后输出反相驱动后输出UO,即即UO=Q(5)当当Q=0时时,T导通；导通；Q=1时，时，T截止。截止。电子技术脉冲产生与整形第29页16.3.1 555定时器工作原理定时器工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 功效表功效表555定时器功效表定时器功效表RDTHTRUOT10001100导通导通导通导通截止截止保持保持2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。电子技术脉冲产生与整形第40页555单稳电路波形图上电清上电清0 0：因为：因为C CS S作用，作用，上电后上电后u uo o=0=0，T T导通，导通，u uc c=0=0电子技术脉冲产生与整形第41页555单稳电路波形图当当u ui i为高电平时，为高电平时，u uo o保持，仍为保持，仍为u uo o=0=0电子技术脉冲产生与整形第42页555单稳电路波形图当当u ui i由高电平变为低电平时，由高电平变为低电平时，u uo o=1=1T T截止，截止，C C开始充电开始充电电子技术脉冲产生与整形第43页555单稳电路波形图u ui i脉冲足够窄脉冲足够窄,u ui i变为高电平后变为高电平后,u uo o保持为保持为1,C1,C继续充电继续充电电子技术脉冲产生与整形第44页555单稳电路波形图当当C C充电充电2V2VCCCC/3/3时，时，u uo o=0,T=0,T导通导通,电容电容C C很快放电很快放电,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。电子技术脉冲产生与整形第45页555单稳电路波形图tw输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：电子技术脉冲产生与整形第46页