1 / 35

第七章 脉冲电路

第七章 脉冲电路. 7.1 概述 7.2 集成 555 定时器 7.3 施密特触发器 7.4 单稳态触发器 7.5 多谐振荡器. t r. t f. U m. 0.5 U m. 0 .1 U m. 0 .9 U m. t W. T. 第七章 脉冲电路. 7.1 概述. 1 、 0. 高、低电平. 1. 矩形脉冲的特性参数. T — 脉冲周期. U m — 脉冲幅度. t W — 脉冲宽度. t r — 上升时间. t f — 下降时间. 2. 获得脉冲的方法：. 1 ） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。

jera
Download Presentation

第七章 脉冲电路

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第七章 脉冲电路 • 7.1 概述 • 7.2 集成555 定时器 • 7.3 施密特触发器 • 7.4 单稳态触发器 • 7.5 多谐振荡器

  2. tr tf Um 0.5Um 0.1Um 0.9Um tW T 第七章 脉冲电路 7.1 概述 1、0 高、低电平 1. 矩形脉冲的特性参数 T —脉冲周期 Um—脉冲幅度 tW—脉冲宽度 tr—上升时间 tf —下降时间

  3. 2. 获得脉冲的方法： 1） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 　　由多谐振荡器来实现 2） 将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩形脉冲。 由施密特触发器和单稳态触发器来实现 555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。

  4. +VCC 8 4 5k 5 3 & 1 uO 6 5k & 7 2 uD 5k TD 1 7.2 集成555定时器 7.2.1 555定时器电路结构与工作原理 1.电路组成 输出 缓冲 晶体管 开关 比较器 RS 触发器 分压器

  5. 8 +VCC 4 5k 5 3 CO & 1 uO TH 6 5k 7 & 2 uD TR TD 5k 1 uo UTH U R TD的状态 7.2.2 555定时器功能 0 1 1 0   0 UOL 饱和 >VCC/3 >2VCC/3 1 1 1 UOL 饱和 >VCC/3 <2VCC/3 不变 不变 <2VCC/3 <VCC/3 UOH 截止

  6. 8 7 6 5 1 2 3 4 555 555 定时器的外引脚 双极型 （TTL） 电源: 4.5  16V 单极型 （CMOS） 电源: 3  18V 带负载能力强。

  7. uA 1 A Y uA A Y 7.3 施密特触发器 7.3.1 用 555 定时器构成的施密特触发器 一、普通反相器和施密特反相器的比较 UTH 普通反相器 ? TTL： 1.4 V uY CMOS： 施密特反相器 UT+ 上限阈值电压 UT– 下限阈值电压 uY 回差电压：

  8. +VCC 8 uI 4 5 3 & 1 uO1 6 t O +VDD uO & 2 UOH 7 TD UOL t 1 O 二、电路组成及工作原理 工作原理 UCO 1 0 1 uI uO2 0 1 0 uI 上升时与 2VCC/3 比 外加 UCO 时, 可改变阈值和回差电压 uI 下降时与 VCC/3 比

  9. uO UOH UOL uI O 三、滞回特性及主要参数 (一)滞回特性 (二)主要静态参数 回差 电压 上限阈值电压 UT+ 下限阈值电压 UT– 回差电压 特点: uI 增大时与上限阈值比 UT = UT+ – UT– uI 减小时与下限阈值比

  10. 14 13 12 11 10 9 8 14 13 12 11 10 9 8 VDD VDD 1A 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1B 6A 3A 1A 3A 2A 1Y 6Y 3B 3Y 1Y 2Y 5A 3Y 2Y 5Y 4Y 2A 4A 4A 2B 4Y 4B VSS VSS 集成施密特触发器 一、CMOS 集成施密特触发器 （一） 引出端功能图 CC40106 CC4093

  11. （二） 主要静态参数 CC40106、CC4093 的主要静态参数 二、TTL 集成施密特触发器（略）

  12. 正弦波 振荡器 MOS或 CMOS 1 1 7. 3. 2 施密特触发器的应用 一、接口与整形 （一） 接口 把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲 （二） 整形 UT+ UT– 输入 输出

  13. uI A R UT+ uA uO uO uA uI UT– 1 C uO C 二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器 （一） 阈值探测 （二） 脉冲展宽 UT+ 集电极开路输出 UT– 输入 输出 （三） 多谐振荡器 UT+ >UT+ <UT– UOH UOL UOH

  14. 7.4 单稳态触发器 特点: 1. 只有两种状态: 稳态和暂稳态； 2. 外来触发 （窄） 脉冲使: 稳态暂稳态稳态； 3. 暂稳态持续时间仅取决于电路参数, 与触发脉冲无关。 用途： 定时：产生一定宽度的方波。 延时：将输入信号延迟一定时间后输出。 整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。

  15. +VCC 8 4 1 0 1 0 5 1 1 1 R 3 & 1 1 uO 0 0 0 6 1 1 & 0 0 0 2 Q 1 7 uC C 截止 1 TD 饱和 自动 暂稳态  稳态 7.4.1 用 555 定时器构成的单稳态触发器 一、电路组成及工作原理 稳态： TD 饱和, Q = 0 暂稳态： TD 截止, Q =1 引起暂稳态的原因: 1. 通电的随机过程； uI 2. uI 从 1  0 使u2 < VCC/3， 引起Q=1，TD 截止。 饱和 导通 uI 与VCC/3 比较 uC 与2VCC/3 比较

  16. +VCC R 4 8 7 3 6 555 uI 0.01 F 5 2 + uC – 1 + C VCC uI 0 tw 二、工作波形 三、主要参数 1. 输出脉冲宽度tw uC（）=VCC , uC（0+） = 0, uO uC（tw）= 2VCC /3 很小 2. 恢复时间 tre 2 = RCESC VCC 2VCC/ 3 3. 最高工作频率fmax uC 0 uO

  17. 7.4.2 用 门电路构成的单稳态触发器 电路组成及工作原理 稳态时： ui=0 所以uo=UOH，uc= UOH 暂稳态：当输入正脉冲,u01为低电平，电容电压不能突变，uc为高电平，使uo为低电平。接着电容C开始放电，电压不断降低，当电压下降到1.4V时，输出电压返回到高电平。

  18. TR–A 1 > 1 & TR–B TR+ Rint RI  Cext CX  Rext/Cext RX/CX  7.4.3 集成单稳态触发器 一、非重复触发单稳态触发器 74121 非重复触发 — 只能在稳态接受输入信号。 1. 图形符号 非重复触发 下降沿触发输入 上升沿触发输入 内接接定时电阻引出端 VCC 外接定时 电阻、电容  表示不属于逻辑状态连接

  19. 2. 功能表 3. 主要参数 输出脉宽tw: 输入触发脉冲最小周期Tmin: 周期性输入触发脉冲占空比q:

  20. TR–A & 1 TR–B TR+A TR+B RD R Rint  RI Cext CX   Rext/Cext RX/CX 二、可重复触发单稳态触发器 74122 可重复触发— 在暂稳态期间, 能够接受新的触发信号。 1. 图形符号 可重复触发 直接复位

  21. 2. 功能表 当定时 电容C > 1000 pF时:

  22. uO uO uI 1 & uF tW 7.4.4 单稳态触发器应用举例 一、延时与定时 二、整形 1. 延时 uI uI uO uO 2. 定时选通 uF uO

  23. 8 +VCC 4 +VCC R1 R1 4 8 5 7 3 & 3 1 R2 555 uO 6 R2 6 5 + 2 1 uC C1 C2 & 2 uC C 7 t uO TD 1 UOH UOL t 7.5 多谐振荡器 7.5.1 用555 定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成和工作原理

  24. uC t uO T UOH tw1 tw2 UOL t 二、振荡频率的估算和占空比可调电路 （一） 振荡频率的估算 1. C 充电时间 tw1 uC（）=VCC uC（0+）= VCC/3, 充电时间常数 1= （R1+R2）C 2. C 放电时间 tw2 可求得: 2 = R2C 放电时间常数

  25. uC t uO T UOH tw1 tw2 UOL t 3.振荡频率 f tw1= 0.7 (R1+R2) C tw2 = 0.7R2C 振荡周期： T = 0.7（R1+2R2）C 振荡频率： 占空比：

  26. +VCC R1 4 8 7 3 uO D1 555 D2 R2 6 5 2 1 C2 + C （二） 占空比可调电路 tw1= 0.7R1C tw2 = 0.7R2C

  27. 7.5.2 用门电路构成的多谐振荡器 工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 2. 由两个反相器和电容连接成正反馈电路 电路的振荡周期T= 1.3RC

  28. X f0 f C2 R1 R2 C1 uo 1 1 7.5.3 石英晶体振荡器 特点：频率稳定，精度高。 1. 符号和选频特性 2. 石英晶体多谐振荡器 符号 电 感 性 工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 电 容 性 2. 石英晶体 X=0, 回路构成正反馈; 3. C1 、C2 为耦合电容, 可不要。 电阻取值范围： 当 f = f0 时, 电抗 X = 0 R1= R2 = 0.7  2 k TTL反相器： R1= R2 =10 100 M CMOS反相器：

  29. RF 100 M 放 大 器 uo C2 C1 f0 20pF 5  50pF 1 1 3. CMOS 石英晶体多谐振荡器 　　为保证 CMOS 反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF取值为 : 电容三点式 RF =10 100 M

  30. R FF15 FF14 FF0 FF1 Q0 Q1 Q14 Q15 C1 C1 C1 C1 C1 C2 1 1 多谐振荡器应用举例 一、秒信号发生器 T触发器 32768Hz 1Hz 2Hz 16384Hz

  31. 4 8 7 +5V 3 R5 10k 10k R3 IC NE555 IC R1 2 1 2 10k 8 4 6 100 F 5 1 7 uO2 + 3 100k R4 150k R2 uO1 NE555 B 2 C4 6 5 1 C3 + C1 8 C2 10F 0.01 F 0.01 F uo1 uo2 二、模拟声响电路

  32. 8 7 6 5 1 2 3 4 555 第七章 小结 一、555 定时器 是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。 双极型 (TTL) 电源: 4.5  16 V 单极型 (CMOS) 电源: 3  18 V 带负载能力强

  33. +VCC R1 4 8 uO 7 3 555 R2 6 5 + 2 1 C C1 二、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。 多谐振荡器没有稳定状态， 只有两个暂稳态。暂稳态间的相 互转换完全靠电路本身电容的充 电和放电自动完成。 改变 R、C定时元件数值的 大小，可调节振荡频率。 在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。

  34. +VCC +VDD R 4 8 uI uO1 7 6 uO2 555 3 UCO 2 5 1 三、施密特触发器 是一种脉冲整形电路，虽然不能自动产生矩形脉冲，却可将输入的周期性信号整形成所要求的同周期 的矩形脉冲输出，还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。 施密特触发器有两个稳定状态，有两个不同的触发电平，因此具有回差特性。它的两个稳定状态是靠两个不同的电平来维持的，输出脉冲的宽度由输入信号的波形决定。此外，调节回差电压的大小，也可改变输出脉冲的宽度。 外接电压调节回差 施密特触发器可由 555 定时器构成，也可用专门的集成电路实现。

  35. +VCC R uO 4 8 7 3 6 555 uI 5 2 + 1 C1 C 0.01F 四、单稳态触发器 也属于脉冲整形电路，可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲 的定时、整形、展宽（延时）等。 单稳态触发器有一个稳定 状态和一个暂稳态。其输出脉 冲的宽度只取决于电路本身 R、 C 定时元件的数值，与输入信 号无关。输入信号只起到触发 电路进入暂稳态的作用。 改变 R、C 定时元件的数 值可调节输出脉冲的宽度。 单稳态触发器可由 555 定时器构成，也可用集成的单稳态触发器实现。

More Related