脉冲信号的产生和整形专家讲座.pptx

链接演示文稿主页面第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路第第 7 章脉冲产生与整形电路章脉冲产生与整形电路 概述概述 施密特触发器施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器多谐振荡器多谐振荡器本章小结本章小结555 定时器电路结构及其逻辑功效定时器电路结构及其逻辑功效脉冲信号的产生和整形第1页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页主要要求：主要要求：了解脉冲信号产生与整形方法。了解脉冲信号产生与整形方法。了解脉冲波形主要参数。了解脉冲波形主要参数。7.1 概概 述述脉冲信号的产生和整形第2页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页Umtrtf TtW 脉脉 冲冲 幅幅 度度 Um：脉冲上升时间脉冲上升时间 tr：脉冲下降时间脉冲下降时间 tf：脉脉 冲冲 宽宽 度度 tW ：脉脉 冲冲 周周 期期 T ：脉脉 冲冲 频频 率率 f ：占占 空空 比比 q ：脉冲电压改变最大值脉冲电压改变最大值 脉冲波形从脉冲波形从 0.1Um 上升到上升到 0.9Um 所需时间所需时间 脉冲上升沿脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿到下降沿 0.5Um 所需时间所需时间 脉冲波形从脉冲波形从 0.9Um 下降到下降到 0.1Um 所需时间所需时间 周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需时间周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需时间 1 秒内脉冲出现次数秒内脉冲出现次数 f=1/T 脉冲宽度脉冲宽度 tw 与脉冲周期与脉冲周期 T 比值比值 q=tw/T 一、脉冲波形主要参数一、脉冲波形主要参数 脉冲信号的产生和整形第3页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页主要用以主要用以将迟缓改变将迟缓改变或快速改变或快速改变非非矩形脉冲变换矩形脉冲变换成陡峭矩形脉冲。成陡峭矩形脉冲。惯用有施密特触发器和单稳态触发器。惯用有施密特触发器和单稳态触发器。获取脉冲信号获取脉冲信号方法方法 脉冲信号产生与脉冲信号产生与整形电路整形电路实现实现是一个多用途集成电路，只要外接少许阻容元件就可组成施是一个多用途集成电路，只要外接少许阻容元件就可组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，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。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经有波形进行整形、变换。对已经有波形进行整形、变换。施密特触发器施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求脉冲主要用以将宽度不符合要求脉冲变换成符合要求矩形脉冲。变换成符合要求矩形脉冲。用门电路组成。用门电路组成。用专用集成电路。用专用集成电路。用用 555 定时器定时器组成。组成。二、脉冲信号产生与整形方法二、脉冲信号产生与整形方法 脉冲信号的产生和整形第4页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页主要要求：主要要求：了解了解 555 定时器电路结构，定时器电路结构，掌握其符号和功效。掌握其符号和功效。7.2 555 定时器电路结构及其逻辑功效定时器电路结构及其逻辑功效 了解了解 555 定时器电路结构，定时器电路结构，掌握其符号和功效。掌握其符号和功效。脉冲信号的产生和整形第5页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页555 定时器介绍定时器介绍 555 定定时时器器是是一一个个电电路路结结构构简简单单、使使用用方方便便灵灵活活、用用途途广广泛泛多多功功效效电电路路。它它电电源源电电压压范范围围宽宽(TTL 555 定定时时器器为为 5 16 V，CMOS 555 定定时时器器为为 3 18 V)，可可提提供供与与 TTL 及及 CMOS 数数字字电电路路兼兼容容接接口口电电平平，还还可可输输出出一一定定功功率率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。，驱动微电机、指示灯、扬声器等。TTL 单单定定时时器器型型号号最最终终 3 位位数数字字为为 555，双双定定时时器器为为 556；CMOS 单单定定时时器器最最终终 4 位位数数为为 7555，双双定定时时器器为为 7556。它们逻辑功效和外部引线排列完全相同。它们逻辑功效和外部引线排列完全相同。7.2.1 555 定时器电路结构定时器电路结构脉冲信号的产生和整形第6页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页C1C2G3QQG1G2RSVRRRUR1UR2G4555 定时器电路结构与符号定时器电路结构与符号 UR1UR2 组成组成电阻分压电阻分压器器，为比较器，为比较器 C1、C2 提供两个基准电提供两个基准电压压:UR1=(2/3)VDD，UR2=(1/3)VDD。输出输出缓冲器缓冲器组成组成基本基本 RS 触发触发器器，决定电路输出。，决定电路输出。MOS 开关管开关管组成组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 大小。大小。脉冲信号的产生和整形第7页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页555 定时器电路结构与符号定时器电路结构与符号 C1C2G3QQG1G2RSVRRRUR1UR2G4GNDVDDRDOUTCO555THTRDIS电路符号电路符号627153843OUT输出端输出端 8VDD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 脉冲信号的产生和整形第8页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页定时器定时器 CC7555 工作原理工作原理 7.2.2 555 定时器逻辑功效定时器逻辑功效当当 TH 端电压大于端电压大于UR1=VDD，TR 端电压大于端电压大于UR2=V DD时，电压时，电压比较器比较器 C1 和和C2 分别输出分别输出 R=1 1、S=0 0，基本基本 RS 触发器置触发器置 0 0，Q=0 0、Q=1 1，输出输出 uO=0，这时，这时 MOS 管管 V 导通。导通。1323当当 TH 端电压小于端电压小于UR1=VDD，TR 端电压小于端电压小于UR2=V DD时，电压时，电压比较器比较器 C1 和和C2 输出输出 R=0 0、S=1 1，基本，基本 RS 触发器置触发器置 1 1，Q=1 1、Q=0 0，输出输出 uO=1，这时，这时 MOS 管管 V 截止。截止。1323当当 TH 端电压小于端电压小于UR1=VDD，TR 端电压大于端电压大于UR2=V DD时，电压时，电压比较器比较器 C1 和和C2 分别分别 R=0 0、S=0 0，基本，基本 RS触发器置保持原状态不变。输出触发器置保持原状态不变。输出 uO 保持不变。保持不变。1323脉冲信号的产生和整形第9页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页定时器定时器 CC7555 功效表功效表 不变不变不变不变1 1截止截止1 11 1导通导通0 01 1导通导通0 00 0V 状态状态OUT(uO)RDTRTH输输 出出 输输 入入7.2.2 555 定时器逻辑功效定时器逻辑功效脉冲信号的产生和整形第10页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页7.3 施密特触发器施密特触发器主要要求：主要要求：了解施密特触发器逻辑功效、工作特点。了解施密特触发器逻辑功效、工作特点。了解施密特触发器经典应用。了解施密特触发器经典应用。了解用了解用 555 定时器组成施密特触发器方法。定时器组成施密特触发器方法。脉冲信号的产生和整形第11页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页7.3.1 施密特触发器逻辑符号和电压传输特征施密特触发器逻辑符号和电压传输特征 Schmitt Trigger一、施密特触发器逻辑符号一、施密特触发器逻辑符号 uO1uI施密特触发器逻辑符号施密特触发器逻辑符号(a)反相输出逻辑符号；反相输出逻辑符号；(b)同向输出逻辑符同向输出逻辑符号号uO2uI(a)(b)脉冲信号的产生和整形第12页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页UOLUOH二、施密特触发器传输特征二、施密特触发器传输特征 UT=UT+-UT-回差电压回差电压施密特触发施密特触发器工作特点器工作特点(1)允许输入允许输入信号为信号为迟缓改变迟缓改变信号。信号。(2)有有两个阈值两个阈值电压。电压。(3)有两个稳态。有两个稳态。UT+OuOuI正向阈值电压正向阈值电压负向阈值电压负向阈值电压 当当 uI 从小增大时，从小增大时，经过经过 UT+处才能使输处才能使输出发生跃变。出发生跃变。UT-当当uI从大减小从大减小时，经过时，经过UT-处才能处才能使输出发生跃变。使输出发生跃变。脉冲信号的产生和整形第13页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页VDDRDOUTCOTHTRDIS7.3.2 用用 555 定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 一、一、电路组成电路组成 uIuO脉冲信号的产生和整形第14页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页OuOtOuItUOH(2/3)VDD(1/3)VDDUOL 二、工作原理二、工作原理当输入电压当输入电压 uIVDD 时，比较器时，比较器 C1 和和 C2 分别输出分别输出 R=0、S=1，触发器触发器置置 1，Q=1，输出，输出 uO 为高电平为高电平 UOH。13当输入电压当输入电压 VDD uI VDD时时，比较器比较器 C1 和和 C2 输出输出 R=0、S=0，触发触发器保持器保持 1 状态不变，状态不变，输出输出 uO=UOH不变。不变。2313当输入电压当输入电压 uIVDD 时时，比较器比较器 C1 和和 C2 输出输出 R=1、S=0，触发器触发器 0，Q=0，输出，输出 uO 为由高电平为由高电平 UOH 跃到低跃到低电平电平 UOL。所以，施密特触发器正向阈。所以，施密特触发器正向阈值电压值电压 UT+=VDD。2323脉冲信号的产生和整形第15页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页OuOtOuItUOH(2/3)VDD(1/3)VDDUOL 二、工作原理二、工作原理当输入电压由大于当输入电压由大于 VDD下降到下降到 VDD uI VDD 时，比较器时，比较器 C1 和和 C2 输出输出 R=0、S=0，触发器保持触发器保持 0 状状态不变，输出态不变，输出 uO保持低电平保持低电平 UOL不变。不变。232313当输入电压下降到当输入电压下降到 uI VDD时时，比较器比较器 C1 和和 C2 输出输出 R=0、S=1，触发触发器置器置 1，Q=1，输出，输出 uO 由低电平由低电平 UOL 跃到高电平跃到高电平 UOH。所以，施密特触发器。所以，施密特触发器负向阈值电压负向阈值电压 UT-=VDD。1313脉冲信号的产生和整形第16页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页OuOtOuItUOH(2/3)VDD(1/3)VDDUOL 二、工作原理二、工作原理555 定时器定时器功效表功效表 不变不变不变不变1 1截止截止1 11 1导通导通0 01 1导通导通0 00 0V 状态状态OUT(uO)RDTRTH输输 出出 输输 入入脉冲信号的产生和整形第17页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页电压传输特征为反相电压传输特征为反相输出滞回特征输出滞回特征0uOuIUOL(1/3)VDD(2/3)VDDUOH UT+=(2/3)VDD UT-=(1/3)VDD回差电压：回差电压：UT=UT+-UT-=(1/3)VDD 三、传输特征三、传输特征脉冲信号的产生和整形第18页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页双双4输入施密特输入施密特与非与非门门逻辑符号逻辑符号1ACT74LS132A2C2B2D1Y2Y1D1B1C六施密特反相器六施密特反相器逻辑符号逻辑符号1A2A3A4A5A6A1Y2Y3Y4Y5Y6YCT7414输出逻辑输出逻辑表示式为表示式为Y=A输出逻辑表输出逻辑表示式为示式为Y=ABCD7.3.3 集成施密特触发器集成施密特触发器一、一、TTL集成施密特触发器集成施密特触发器脉冲信号的产生和整形第19页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页TTL 集成施密特触发门电路一些主要参数经典值集成施密特触发门电路一些主要参数经典值 tPHLPHL8.7542.5经典延迟时间经典延迟时间/ns8.825.58.625.5经典经典UT+/V经典每门经典每门功耗功耗/mW双双 4 输入输入与非与非门门四四 2 输入输入与非与非门门六反六反相器相器电路名电路名称称CT74LS13CT7413CT74LS132CT74132CT74LS14CT7414型号型号tPLHPLH经典经典UT-/V经典经典UT/V1.61.71.61.71.61.70.80.90.80.90.80.90.80.80.80.80.80.8181515151515151815151515TTL 施密特触发器特点施密特触发器特点(1)可将改变迟缓信号变换成上升沿和下降沿都很陡可将改变迟缓信号变换成上升沿和下降沿都很陡直脉冲信号。直脉冲信号。(2)含有阈值电压和回差电压温度赔偿。含有阈值电压和回差电压温度赔偿。(3)含有很强抗干扰能力。含有很强抗干扰能力。脉冲信号的产生和整形第20页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页六施密特反相器六施密特反相器逻辑符号逻辑符号1A2A3A4A5A6A1Y2Y3Y4Y5Y6YCC40106输出逻辑输出逻辑表示式为表示式为Y=A7.3.3 集成施密特触发器集成施密特触发器二、二、CMOS 集成施密特触发器集成施密特触发器四四2输入施密特输入施密特与非与非门门逻辑符号逻辑符号1ACC40933A4A3B4B1Y2Y3Y4Y2B1B2A输出逻辑输出逻辑表示式为表示式为Y=AB脉冲信号的产生和整形第21页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页CMOS 施密特触发门电路一些主要参数施密特触发门电路一些主要参数 CMOS 集成施密特触发器特点集成施密特触发器特点(1)可将改变迟缓信号变换成上升沿和下降沿都很陡直脉可将改变迟缓信号变换成上升沿和下降沿都很陡直脉冲信号。冲信号。(2)在电源电压在电源电压VDD一定时，触发阈值电压稳定，但其值一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随会随VDD改变。改变。(3)电源电压电源电压VDD改变范围宽，输入阻抗高，功耗极小。改变范围宽，输入阻抗高，功耗极小。(4)抗干扰能力很强。抗干扰能力很强。平均传输平均传输延迟时间延迟时间 tpd/ns1510515105UT+/VVDD/V最小值最小值 最大值最大值四四 2 输入输入与非与非门门六反六反相器相器电路名电路名称称CC4093CC40106型号型号UT-/VUT/V 6.8 10.8 4.6 7.1 2.2 3.6 0.9 2.8130180380120140280最小值最小值 最大值最大值最小值最小值 最大值最大值 6.8 10.8 4.6 7.1 2.2 3.6 2.5 5.2 4.0 7.4 0.9 2.8 2.5 5.2 4.0 7.4 0.3 1.6 1.2 3.4 1.6 5.0 0.3 1.6 1.2 3.4 1.6 5.0脉冲信号的产生和整形第22页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页OuItuOUT+UT-Ot一、脉冲波形变换一、脉冲波形变换 将三角波、正弦波和其它将三角波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。不规则信号变换成矩形脉冲。UOHUOL 当当 uI UT+后，后，uO=UOL；当当 uI下降到小于下降到小于 UT-时，时，uO 才跃变到才跃变到 UOH。当当 uI VDD，TH=uC 0 VDD，TH=uI VDD，所以，所以 uO 为低电为低电平，平，V 导通，电容导通，电容 C 经放电管经放电管 V 快速放快速放电完成，电完成，uC 0 V。132323脉冲信号的产生和整形第29页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 2.触发进入暂稳态触发进入暂稳态 二、工作原理二、工作原理uCOtOuOtUOLUOH tWOtUIHuIVDDUILUOH充电充电当输入当输入 uI 由高电平跃变为低电平由高电平跃变为低电平(应小于应小于 VDD)时，使时，使 TR=UIL VDD，而而TH=uC 0 V VDD，所以，所以 uO 跃变跃变为高电平，进入暂稳态为高电平，进入暂稳态，这时放电管，这时放电管 V截止，截止，VDD 又经又经 R 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。132313脉冲信号的产生和整形第30页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 3.自动返回稳定状态自动返回稳定状态 二、工作原理二、工作原理uCOtOuOtUOLUOH tWOtUIHuIVDDUOLUIH放电放电V这时这时 uI 必须已必须已恢复为高电平恢复为高电平TH VDD23当当 uC 上升到上升到 uC VDD时时，TH=uC VDD，而，而 TR=uI=UIH(大于大于 VDD)，所以，所以 uO 重新跃变为低电平。重新跃变为低电平。同同时，放电管导通，时，放电管导通，C 经经 V 快速放电快速放电 uC 0 V，放电完成后，电路返回稳态。放电完成后，电路返回稳态。132323脉冲信号的产生和整形第31页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 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 正脉冲，正脉冲，R=27 k，试，试确定定时元件确定定时元件 C 取值。取值。三、输出脉冲宽度计算三、输出脉冲宽度计算uCOtOuOtUOLUOH tWOtUIHuIVDD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。该电路为不可重复触发单稳，且要该电路为不可重复触发单稳，且要求输入负脉宽小于输出脉宽求输入负脉宽小于输出脉宽 tW。解：解：因为因为 tW 1.1 RC故故可取标称值可取标称值 33 F。估算公式估算公式 tW 1.1 RC脉冲信号的产生和整形第32页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FRCuIuOCdRd四、含有四、含有 RC 输入微分电路单稳态触发器输入微分电路单稳态触发器当输入当输入 uI 负脉冲宽度大于输出脉冲宽度负脉冲宽度大于输出脉冲宽度 t W 时，时，需在需在 TR 端和输入触发信号端和输入触发信号 uI 之间接入之间接入 RdCd 微分电微分电路后，电路才能正常工作。路后，电路才能正常工作。VDDRdCd脉冲信号的产生和整形第33页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页集集成成单单稳稳态态触触发发器器暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳态时暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳态时间无影响，输出脉冲宽度间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发仍从第一次触发开始计算。开始计算。暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在以前暂稳态时间基础上再展宽度可在以前暂稳态时间基础上再展宽 tW。可可重重复复触触发发型型 非非重重复复触触发发型型 uOuI1uOuI限定符号限定符号“1 ”表示不可重复触发型单稳表示不可重复触发型单稳态触发器。态触发器。限定符号限定符号“”“”表表示可重复触发型单稳态示可重复触发型单稳态触发器。触发器。7.4.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器脉冲信号的产生和整形第34页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页单单稳稳工工作作波波形形举举例例单稳输出波形单稳输出波形非重复触发型非重复触发型 单稳输出波形单稳输出波形可重复触发型可重复触发型 输入波形输入波形OuItOuOtOuOttWtWtWtW暂稳态期间暂稳态期间不能再次触发。不能再次触发。暂稳态期间能再暂稳态期间能再次触发。其输出脉宽次触发。其输出脉宽将在原暂稳态时间基将在原暂稳态时间基础上再展宽础上再展宽 tW。触发脉冲到来触发脉冲到来时，输出翻转为暂时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态连稳态，经暂稳态连续时间续时间 tW 后自动回后自动回到稳态。到稳态。外触发脉冲未来外触发脉冲未来时，输出为稳态。时，输出为稳态。脉冲信号的产生和整形第35页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页单稳态触发器单稳态触发器 CT74121 逻辑图逻辑图一、非重复触发单稳态触发器一、非重复触发单稳态触发器1.电路组成与逻辑符号电路组成与逻辑符号输入触发输入触发脉冲控制电路脉冲控制电路输出缓冲级输出缓冲级微分型单稳态微分型单稳态触发器触发器脉冲信号的产生和整形第36页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页一、非重复触发单稳态触发器一、非重复触发单稳态触发器1.电路组成与逻辑符号电路组成与逻辑符号有有 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限定符号单稳限定符号 外接定时元件端外接定时元件端“”号表示非逻号表示非逻辑连接，即没有任何逻辑连接，即没有任何逻辑信息连接，比如外接辑信息连接，比如外接 R、C 和和 VCC 等。等。脉冲信号的产生和整形第37页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页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 欲负脉冲触发，则将欲负脉冲触发，则将触发脉冲从触发脉冲从 TR-A 或或 TR-B 加入，而加入，而 TR+接接 1 1。CT74121 可可正脉冲正脉冲触发，触发，也可也可负脉冲负脉冲触发。触发。QTR-B2.工作原理工作原理 CT74121 功效表功效表 0 00 01 11 11 11 11 11 10 0111 10 00 01 10 01 10 01 10 01 10 0QQTR+TR-BTR-A输输 出出输输 入入脉冲信号的产生和整形第38页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页正脉冲触发应用举例正脉冲触发应用举例RI CX RX/CXuO+VCCuITR+欲正脉冲触发，则将触欲正脉冲触发，则将触发脉冲从发脉冲从 TR+加入，而加入，而 TR-A 和和 TR-B 最少有一接最少有一接0 0。uIuO2.工作原理工作原理 CT74121 功效表功效表 0 00 01 11 11 11 11 11 10 01 11 11 10 00 01 10 01 10 01 10 01 10 0QQTR+TR-BTR-A输输 出出输输 入入脉冲信号的产生和整形第39页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页2.逻辑功效逻辑功效单稳态触发器单稳态触发器CT74121 工作波形工作波形 在暂稳态期间再次进在暂稳态期间再次进行触发时，对暂稳态时间行触发时，对暂稳态时间没有影响。没有影响。脉冲信号的产生和整形第40页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页3.输出脉冲宽度计算输出脉冲宽度计算RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQ悬空不接悬空不接CextRextVCC普通接法普通接法tW 0.7 RextCext通常取：通常取：Rext=2 40 k，Cext=10 pF 10 F。当输出脉宽不大时，当输出脉宽不大时，可用内部电阻可用内部电阻 Rint=2 k 取代取代 Rext，接法以下：，接法以下：RI CX RX/CXTR+TR-BTR-AQQCext+VCCtW 0.7 RintCext脉冲信号的产生和整形第41页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页1RD1TR-1TR+1Q1Q1Cext1Rext/Cext2TR-2TR+2RD2Cext2Rext/Cext2Q2Q二、可重复触发单稳态触发器二、可重复触发单稳态触发器1.逻辑符号逻辑符号 有两个触有两个触发信号输入端，发信号输入端，1TR-用负脉冲用负脉冲触发，触发，1TR+用正脉冲触发。用正脉冲触发。可重可重复触发型复触发型单稳限定单稳限定符号符号 互补互补输出输出 直接复位直接复位端为端为1RD，低，低电平有效。电平有效。CT74HC123由两个独由两个独立可重复触发单稳组成。立可重复触发单稳组成。脉冲信号的产生和整形第42页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页2.逻辑功效逻辑功效CT74HC123 功效表功效表 1 11 10 01 10 01 11 10 00 01 11 10 01 11 11 10 00 0QQTR+TR-RD D输输 出出输输 入入下降沿触发下降沿触发上升沿上升沿触发触发稳稳 定定状状 态态复复 位位说说 明明脉冲信号的产生和整形第43页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页2.逻辑功效逻辑功效单稳态触发器单稳态触发器CT74HC123 工作波形工作波形 脉冲信号的产生和整形第44页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页3.输出脉冲宽度估算输出脉冲宽度估算 可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器 CC74HC123 输出脉冲输出脉冲宽度宽度 tW 可用下式估算可用下式估算 tW RC 对于单稳态触发器对于单稳态触发器 CT74LS123，在电容，在电容 C 1000pF时，其输出脉冲宽度时，其输出脉冲宽度 tW 可用下式估算可用下式估算 tW 0.45RC脉冲信号的产生和整形第45页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页二、脉冲定时二、脉冲定时 一、脉冲整形一、脉冲整形 因为单稳态触发器可产生宽度和幅度都符合要求矩形脉因为单稳态触发器可产生宽度和幅度都符合要求矩形脉冲，所以，可利用它来作定时电路。冲，所以，可利用它来作定时电路。7.4.3 单稳态触发器应用单稳态触发器应用脉冲信号经过长距离传输后，其边缘会变差或叠加了一些脉冲信号经过长距离传输后，其边缘会变差或叠加了一些干扰，这时可利用单稳态触发器进行整形。将这些受到干扰干扰，这时可利用单稳态触发器进行整形。将这些受到干扰脉冲信号加到脉冲信号加到单稳态触发器输入端，输出便可得到单稳态触发器输入端，输出便可得到符合要求符合要求矩形脉冲。矩形脉冲。脉冲信号的产生和整形第46页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页二、脉冲定时二、脉冲定时 由由CT74121组成定时电路组成定时电路 某生产线上有某生产线上有3道加工工序，要求第道加工工序，要求第 1 道工序加工道工序加工10s，第，第 2 道工序加工道工序加工 20s，第，第 3 道加工工序加工道加工工序加工 30s。当要求对这当要求对这 3 道工序加工进行自动控制时，则可用道工序加工进行自动控制时，则可用 3片片集成单稳态触发器集成单稳态触发器 CT74121 串接起来实现。串接起来实现。脉冲信号的产生和整形第47页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页二、脉冲定时二、脉冲定时 工作波形工作波形 某生产线上有某生产线上有3道加工工序，要求第道加工工序，要求第 1 道工序加工道工序加工10s，第，第 2 道工序加工道工序加工 20s，第，第 3 道加工工序加工道加工工序加工 30s。当要求对这当要求对这 3 道工序加工进行自动控制时，则可用道工序加工进行自动控制时，则可用 3片片集成单稳态触发器集成单稳态触发器 CT74121 串接起来实现。串接起来实现。由由CT74121组成定时电路组成定时电路脉冲信号的产生和整形第48页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页若已知若已知 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三、三、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 脉冲脉冲脉冲信号的产生和整形第49页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页7.5 多谐振荡器多谐振荡器主要要求：主要要求：了解用了解用 555 定时器组成多谐振荡器方法。定时器组成多谐振荡器方法。了解石英晶体多谐振荡器工作原理。了解石英晶体多谐振荡器工作原理。脉冲信号的产生和整形第50页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页即即矩矩形形脉脉冲冲产产生生电电路路，因因为为矩矩形形脉脉冲冲含含有丰富谐波分量，故常称多谐振荡器。有丰富谐波分量，故常称多谐振荡器。(1)不需输入信号。不需输入信号。(2)无稳定状态，只有两个无稳定状态，只有两个暂稳态暂稳态。经过电容充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从经过电容充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性矩形脉冲信号。而产生自激振荡，输出周期性矩形脉冲信号。工作特点工作特点Astable MultivibratorGuO逻辑符号逻辑符号多谐振荡器多谐振荡器 脉冲信号的产生和整形第51页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOuC-+R27.5.1 用用 555 定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器 一、一、电路组成电路组成 DISVDDR1CuC-+R2THTRGNDVDDRDCO0.01 FOUTuO脉冲信号的产生和整形第52页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作原理二、工作原理 充电充电UOHTH=TR=uC 很小很小接通接通 VDD 后后，开始时，开始时 TH=TR=uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。这时这时放电管截止，放电管截止，VDD 经经 R1、R2 向向 C 充充电，电，uC 上升。上升。脉冲信号的产生和整形第53页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL 二、工作原理二、工作原理 UOLTH=TR 2/3 VCC当当 uC 上升到上升到 TH=TR=uC 2/3VDD 时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，电路进入电路进入暂稳态暂稳态。这时放电管。这时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放放电，电，uC 下降。下降。接通接通 VDD后后，开始时，开始时TH=TR=uC 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。这时放电管截止，这时放电管截止，VDD经经 R1、R2 向向 C 充电，充电，uC 上升上升。放电放电脉冲信号的产生和整形第54页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL当当 uC 下降到下降到 TH=TR=uC 1/3VDD 时，时，uO 重新跃变为高电平重新跃变为高电平，同时放电管，同时放电管 V 截止，电路截止，电路返回到暂稳态返回到暂稳态。二、工作原理二、工作原理TH=TR1/3VCC接通接通 VDD 后后，开始时，开始时 TH=TR=uC 0 0，uO 为高电平，为高电平，电路电路处于暂稳态处于暂稳态。这时放电管截止，这时放电管截止，VDD 经经 R1、R2 向向 C 充充电，电，uC 上升上升。当当 uC 上升到上升到 TH=TR=uC 2/3VDD 时，时，uO 跃变为低电平，跃变为低电平，电路进入电路进入暂稳态暂稳态。这时放电管。这时放电管 V 导通，导通，C 经经 R2 和和 V 放放电，电，uC 下降。下降。脉冲信号的产生和整形第55页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 二、工作原理二、工作原理电容电容 C 如此循环充电和放电，使如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。电路产生振荡，输出矩形脉冲。周期估算周期估算tW1 0.7(R1+R2)C tW2 0.7 R2CT=tW1+tW2 0.7(R1+2R2)CuCOtOuOtUOLUOHtWHtWL脉冲信号的产生和整形第56页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 三、占空比可调多谐振荡器三、占空比可调多谐振荡器 充电回路为充电回路为 VDD 经经R1、VD1 对对 C 充电，时充电，时间常数为间常数为 R1C。放电回路为放电回路为 C 经经VD2、R2和放电管和放电管 V 放放电，时间常数为电，时间常数为R2C。GNDVDDRDOUTCO555THTRDISVDD0.01 FR1CuOVD2R2RPVD1R1R2VDDCVD2RPVD1占空比占空比估算估算tW1 0.7 R1C tW2 0.7 R2C脉冲信号的产生和整形第57页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 三、占空比可调谐振荡器三、占空比可调谐振荡器 555定时器组成防盗报警电路定时器组成防盗报警电路当导线当导线 ab 连通时，直接置连通时，直接置 0 端端 RD 为低电平，电路不振为低电平，电路不振荡，扬声器不发出声响，电容荡，扬声器不发出声响，电容 C4 上电压为上电压为 0，三极管，三极管 V 工作工作在导通状态。在导通状态。脉冲信号的产生和整形第58页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 三、占空比可调谐振荡器三、占空比可调谐振荡器 当当 ab 导线被人拉断时，电源导线被人拉断时，电源 VCC 经经 R3、V 将将 C4 快速充电到高快速充电到高电平，使电平，使 RD 端为高电平，多谐振荡电路开始振荡，其振荡频率端为高电平，多谐振荡电路开始振荡，其振荡频率 f 1/0.7(R1+2 R2)C 1kHz，于是，扬声器发出，于是，扬声器发出1kHz 报警声响。报警声响。555定时器组成防盗报警电路定时器组成防盗报警电路脉冲信号的产生和整形第59页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页振荡频率稳定振荡频率稳定 由石英晶体阻抗频率由石英晶体阻抗频率特征可知，只有外加信号特征可知，只有外加信号频率频率 f 和石英晶体固有谐和石英晶体固有谐振频率振频率 f0 相同时，石英晶相同时，石英晶体才展现极低阻抗，而在体才展现极低阻抗，而在其它频率时，则展现很高其它频率时，则展现很高阻抗。所以，石英晶体含阻抗。所以，石英晶体含有很好选频特征。有很好选频特征。石英晶体阻抗频率特征石英晶体阻抗频率特征7.5.2 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 一、石英晶体选频特征一、石英晶体选频特征符号符号 脉冲信号的产生和整形第60页第第 7 章章 脉冲产生与整形电路脉冲产生与整形电路返回首页 电阻电阻RF1、RF2用于确用于确定反相器定反相器 G1 和和 G2 工作点，工作点，使其工作在放大区，有利使其工作在放大区，有利于电路起振。对于于电路起振。对于TTL反反相器，相器，RF1 和和 RF2 通常取通常取0.7 2 k；对于；对于CMOS 反相反相器，器，RF1和和RF2 通常取通常取10 100 M ，电容，电容 C1 和和 C2 为为G1和和G2间耦合电容，在频间耦合电容，在频率为率为 f 0时，它们展现容抗时，它们