1、第八章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換8.1 概述 8.2 555定時(shí)器8.3 施密特觸發(fā)器8.4 多諧振蕩器8.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、脈沖信號(hào)的定義三角波： 鋸齒波： 微分窄脈沖： 8.1 概述方波：脈沖信號(hào)是指一種持續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流波形。矩形波：A0.9A0.5A0.1ATwtrtfT實(shí)際的矩形波脈沖幅度 A脈沖上升沿 tr 脈沖周期 T脈沖下降沿 tf 脈沖寬度Tw 占空比q二、脈沖信號(hào)的參數(shù) 8.2 555定時(shí)器 555定時(shí)器是一種應(yīng)用廣泛的集成電路，它將模擬和數(shù)字電路集成在同一片硅片上，用于脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、波形的變換和整形，定時(shí)、檢測、控制等領(lǐng)域。 加上適當(dāng)?shù)淖枞菰纯蓸?gòu)成多諧振蕩器、施

2、密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路，完成脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、定時(shí)和整形等功能。 常用集成定時(shí)器 555 有 5G555 (TTL)和CC7555 (CMOS)。一、電路結(jié)構(gòu)與邏輯功能1. 電路組成 分壓器、比較器、基本RS觸發(fā)器、放電三極管和輸出緩沖器組成。QVR1VR22/3VCC1/3VCC各引腳功能 (1) 1腳接地端 (2) 2腳（VI2）-觸發(fā)輸入端，與6腳（VI1）閾值輸入端共同控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS鎖存器，決定輸出狀態(tài)。(3) 3腳輸出端 (4) 4腳（ RD ）-復(fù)位輸入端，當(dāng)RD=0，RS鎖存器被復(fù)位，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。(5) 5腳（VI

3、C）電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。(6) 6腳閾值輸入端 (7) 7腳放電端 (8) 8腳電源端 工作原理1.當(dāng)RD=0時(shí)，Vo=0，T導(dǎo)通 2.當(dāng)RD=1時(shí)Q=1，T截止，Vo=1 Q=0，T導(dǎo)通，Vo=0 Q、T保持，輸出保持不變 +-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 2. 電路功能當(dāng)VIC無外接電源時(shí)，8.3 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器特點(diǎn)：（1）輸出有兩種狀態(tài)（輸出為數(shù)字信號(hào)）； （2）輸入采用電平觸發(fā)（輸入為模擬信號(hào)）；（3）電路具有回差特性：對(duì)于正向增加和負(fù)向減小的輸入信號(hào)，電路有不同的閾值電平（VT+和

4、VT-）。 什么是施密特觸發(fā)器？ 施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。 邏輯符號(hào)同相傳輸反相傳輸 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性用555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 電路結(jié)構(gòu)QVR1VR22/3Vcc1/3VccvI0tvO0t（1）當(dāng)vI1/3Vcc時(shí)，R=1，S=0，Q=1，vO=1；（2）當(dāng)1/3Vcc vI2/3Vcc時(shí)，R=1，S=1，Q=1（保持），vO=1；（3）當(dāng) vI2/3Vcc時(shí)，R=0，S=1，Q=0，vO=0；（4）當(dāng)1/3Vcc vI2/3Vcc時(shí)，R=1，S=1，Q=0 （保持）， vO=0；（5）當(dāng)vI1/3Vcc時(shí)，R=1，S=0，Q=1，vO=1； 原理分析+-C2S1

5、/3VccvI+-C1R2/3VccvI 0vIvO 主要參數(shù)1. 閾值電平正向閾值電壓 VT+=2/3Vcc負(fù)向閾值電壓 VT-=1/3Vcc2. 回差電壓= VT+ VT-=1/3Vcc1、用于波形變換施密特觸發(fā)器 應(yīng)用舉例vot02.用于脈沖整形、抗干擾3.用于脈沖鑒幅8.4 多諧振蕩器 什么是多諧振蕩器？ 多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖。由于輸出的矩形波中含有很多諧波分量，故稱它為多諧振蕩器，又稱方波發(fā)生器。 用555構(gòu)成的多諧振蕩器 電路結(jié)構(gòu) 工作原理1.上電時(shí)，vC=0，得R=1，S=0，Q=1，T截止,vO=1。3.當(dāng)vC 2/

6、3Vcc時(shí)，R=0，S=1，基本RS鎖存器被置0，Q=0，T導(dǎo)通，vO=0。2.當(dāng)Vcc通過R1、R2向C充電，vC 逐漸上升;+-C2S1/3VccvI +-C1R2/3VccvI 5.當(dāng)vC下降到vC 1/3Vcc時(shí)，R=1，S=0，RS 鎖存器置成1態(tài)，Q=1，T截止， vO=1。對(duì)電容C充電又重新開始。 4.電容C將通過R2和T放電，vC逐漸下降；+-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 T1T2工作波形 2、振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間T1：（用三要素法計(jì)算）（2） 電容放電時(shí)間T2（3）電容振蕩周期 T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）電路振蕩頻率

7、f（5）輸出波形占空比q 占空比任意可調(diào)的 多諧振蕩器 利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C充電和放電回路隔離開來，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。占空比可變的多諧振蕩器參數(shù) 有兩種狀態(tài)：0態(tài)和1態(tài)，但只有一種狀態(tài)能長久保持，故名單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)： （1）有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩種狀態(tài)； （2）平時(shí)處于穩(wěn)態(tài)，在外部觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)； （3）暫穩(wěn)態(tài)維持一定時(shí)間后自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)。 8.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器什么是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器？一 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路組成及工作原理（1）無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO

8、=0。（2）vI下降沿觸發(fā) 當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過飽和導(dǎo)通的放電三極管 T放電，時(shí)間常數(shù) =RC，經(jīng)過（35）后，電容C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。+-C2S1/3VccvI+-C1R2/3Vccvc vI0tvC0tvO0tTW2/3Vcc 工作波形不可重復(fù)觸發(fā)暫穩(wěn)態(tài)期間，觸發(fā)脈沖不再起作用主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計(jì)算）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度TW僅決定于定時(shí)元件R、C的