1、定時(shí)器與其應(yīng)用本章教學(xué)基本要求:熟悉: (1)555定時(shí)器電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和引腳功能. (2) 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩和施密特觸發(fā)器的電路、工作波形和參數(shù)的計(jì)算。 （3）集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和集成施特觸以器的應(yīng)用電路。了解：石英晶體和門電路構(gòu)成的方波發(fā)生器的基本電路。定時(shí)器與其應(yīng)用 555定時(shí)器是中規(guī)模集成電路。只要外接少量的阻容元件，就可以很方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、和施密特觸發(fā)器。 根據(jù)內(nèi)部器件類型可分為雙極型(TTL型)和單極型(CMOS型),雙極型型號(hào)為555(單)和556(雙)，電壓使用范圍為5到16V，輸出最大負(fù)載電流可達(dá)到200mA。單極型型號(hào)為75

2、55(單)和7556(雙)，電壓使用范圍為3到18V。輸出最大負(fù)載電流為4mA。6.1 555定時(shí)器用其應(yīng)用定時(shí)器與其應(yīng)用下圖為:雙極型555定時(shí)器內(nèi)部邏輯電路結(jié)構(gòu)圖和邏輯符號(hào)圖。三個(gè)5k電阻構(gòu)成分壓器當(dāng)u+ u-時(shí)，輸出uc為高電平（1態(tài)）。當(dāng)u+ 1/3 VCC)。 當(dāng) uC 2/3 VCC 時(shí)，滿足TR = uI 1/3 VCC，TH = uI 2/3 VCC,因此 uO 為低電平，V 導(dǎo)通，電容 C 經(jīng)放電管 V 迅速放電完畢，uC 0 V。這時(shí)TR = UIH 1/3 VCC，TH = uC 0 2/3 VCC，uO 保持低電平不變。因此，穩(wěn)態(tài)時(shí) uC 0 V，uO 為低電平。充電工

3、作原理 導(dǎo)通放電VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH定時(shí)器與其應(yīng)用 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖?應(yīng) 1/3 VCC )時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC而TH = uC 0 V 2/3 VCC，因此 uO 躍變?yōu)楦唠娖?，進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，這時(shí)放電管 V截止，VCC 又經(jīng) R 向 C 充電，uC 上升。UILUOH充電定時(shí)器與其應(yīng)用 3. 自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài) uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC 2. 觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) UIHUOL TH2/3 V

4、CC放電V當(dāng)輸入 uI 由高電平躍變?yōu)榈碗娖?應(yīng) 1/3 VCC)時(shí)，使 TR = UIL1/3 VCC 而TH = uC 0 V 1/3 VCC )，因此 uO 重新躍變?yōu)榈碗娖?。同時(shí)，放電管導(dǎo)通，C 經(jīng) V 迅速放電 uC 0 V，放電完畢后，電路返回穩(wěn)態(tài)。定時(shí)器與其應(yīng)用例 用上述單穩(wěn)態(tài)電路輸出定時(shí)時(shí)間為1 s 的正脈沖，R = 27 k，試確定定時(shí)元件 C 的取值。 uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC輸出脈沖寬度 tW 即為暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間，主要取決于充放電元件 R、C。 該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為不可重復(fù)觸發(fā)器，且要求輸入脈寬 tWI 小于輸出脈寬 tWO 。解：因?yàn)?t

5、WO 1.1 RC故可取標(biāo)稱值 33 F。估算公式 tWO 1.1 RC定時(shí)器與其應(yīng)用三.應(yīng)用舉例1、脈寬的定時(shí) 由于單穩(wěn)態(tài)電路能產(chǎn)生一定寬度tW 的矩形脈沖，利用這個(gè)脈沖可以控制某電路在 tW時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，這就是脈寬的定時(shí)作用。如左圖所示，定時(shí)電路只有在輸入uI下跳沿觸發(fā)下，使單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生脈沖定時(shí)信號(hào)uB，在 tW的時(shí)間內(nèi)，信號(hào)uA 才通過與門輸出。 通過定時(shí)器與其應(yīng)用2、脈沖寬度調(diào)制器 由于555定時(shí)器內(nèi)部比較器C1的參考電壓u1+ 按uIC正弦規(guī)律變化，因此在uCP的下跳沿觸發(fā)下，電容C開始充電，這樣要求uC使電路恢復(fù)穩(wěn)態(tài)所需閾值電壓和暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間tW 也隨正弦電壓高、低而變。因而在輸

6、出端為一串寬度受正弦波調(diào)制的脈沖波形。定時(shí)器與其應(yīng)用6.1.3 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器的特性和符號(hào)。 UT+ ：正向閾值電壓 UT-：負(fù)向閾值電壓 回差電壓: UH = UT+ - UT- 施密特觸發(fā)器(a)反相輸出的傳輸特性 (b)反相輸出的符號(hào)圖 (C)同相輸出的傳輸特性.定時(shí)器與其應(yīng)用0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOH當(dāng)TH=TR=uI2/3VCC時(shí)電壓傳輸特性為反相輸出的滯回特性u(píng)IuO當(dāng)TH=TR=uI1/3VCC時(shí)1/3VCC0當(dāng)1/3VCC TH=TR=uI2/3VCC時(shí)當(dāng)uI1/3VCC時(shí)當(dāng)uI由高電平逐漸下降，且1/3VCC uI1/3VCC

7、時(shí)不變不變1截止11導(dǎo)通01導(dǎo)通00V 狀態(tài)OUTRD輸 出 輸 入TRTH0uOuIUOL1/3VCC2/3VCCUOHUT+ = 2/3 VCC UT- = 1/3 VCCUT = UT+ - UT- = 1/3 VCC定時(shí)器與其應(yīng)用一電路組成及工作原理在uI的a至b段，uI由小到大，在未達(dá)到2/3VCC之前，6號(hào)、2號(hào)引腳狀態(tài)為0、0和0、1，故3號(hào)引腳輸出uO1為1態(tài)； 當(dāng)uI達(dá)到b點(diǎn)為UT+=2/3VCC時(shí)，6號(hào)、2號(hào)引腳狀態(tài)為1、1，輸出uO1翻轉(zhuǎn)為0； 在uI為b-c-d期間，6號(hào)、2號(hào)引腳狀態(tài)為1、1，0、1，輸出uO1仍維持為0； 一電路組成及工作原理當(dāng) uI 達(dá)到 d 點(diǎn)為

8、UT- = 1/3VCC時(shí)，6號(hào)、2號(hào)引腳狀態(tài)為0、0，輸出又翻轉(zhuǎn)為1態(tài)在d-e-f期間，6號(hào)，2號(hào)引腳狀態(tài)為0、0和0、1，輸出uO1仍維持為1， 直到 uI 達(dá)到f點(diǎn)為2/3VCC，uO1又變?yōu)?態(tài)。這樣將輸入 uI 的三角波轉(zhuǎn)為方波輸出，因此又稱為整形。 定時(shí)器與其應(yīng)用二、應(yīng)用舉例波形的變換或整形 回差電壓UH=UT+-UT-較小時(shí)，抗干擾能力較差，輸出uo也受輸入干擾影響如果將回差電壓擴(kuò)大為UH=UT+-UT-，則輸出 u0 可不受干擾影響。脈寬tw可由UH控制，可將不規(guī)則的波形整形成矩形波。定時(shí)器與其應(yīng)用幅度鑒別利用施密特觸發(fā)器，從一串幅度不等的脈沖中，將幅度較大的信號(hào)鑒別出來，稱為

9、幅度鑒別，其波形如下圖示當(dāng)輸入脈沖幅度大于UT+時(shí)，有信號(hào)輸出，小于UT-時(shí)，無信號(hào)輸出定時(shí)器與其應(yīng)用6.1.4 用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器 多諧振蕩器是產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器。由于矩形波包含基波和高次諧波等較多成分，因此稱為多諧振蕩器。另外，這類電路不存在穩(wěn)態(tài)，故又稱無穩(wěn)態(tài)電路。定時(shí)器與其應(yīng)用一、電路的組成及工作原理用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路和工作波形分別如下圖所示：定時(shí)器與其應(yīng)用工作原理、工作波形與周期估算 uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL充電UOHTH = TR = uC 很小接通 VCC 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC

10、經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 工作原理 定時(shí)器與其應(yīng)用uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLUOLTH = TR 2/3 VCC當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC 時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。工作原理 接通 VCC 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 放電定時(shí)器與其應(yīng)用當(dāng) uC 下降到 TH = TR = uC 1/3 VCC 時(shí)， uO 重新躍變?yōu)楦唠娖剑?/p>

11、同時(shí)放電管 V 截止，C 又被充電，uC 上升，電路又返回到暫穩(wěn)態(tài)。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWLTH=TR1/3VCC工作原理 當(dāng) uC 上升到 TH = TR = uC 2/3 VCC時(shí)，uO 躍變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)放電管 V 導(dǎo)通，C 經(jīng) R2 和 V 放電，uC 下降，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) 。接通 VCC 后，開始時(shí) TH = TR = uC 0，uO 為高電平，放電管截止，VCC 經(jīng) R1、R2 向 C 充電，uC 上升，這時(shí)電路處于暫穩(wěn)態(tài)。 定時(shí)器與其應(yīng)用電容 C 如此循環(huán)充電和放電，使電路產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。uCOtOuOtUOLUOHtWHtWL二、振蕩頻率的計(jì)算tWH 0

12、.7 (R1 + R2)C tWL 0.7 R2CT = tWH + tWL 0.7 (R1 + 2R2)C定時(shí)器與其應(yīng)用組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路很多，可以用TTL或CMOS的與非門、或非門外接R、C元件組成，另外還有單片集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由CMOS或非門組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。其中環(huán)節(jié)構(gòu)成微分電路，故稱為微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。為了討論方便，把或非門的傳輸特性作理想化折線處理。6.2 集成和其它單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器使輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的輸入電壓稱為閾值電壓UTH，當(dāng)輸入uI UTH 時(shí)，輸出UO= 0 當(dāng)輸入uI UTH 時(shí)， 輸出UO =V DD 、穩(wěn)定狀態(tài) 在0t1 期間，當(dāng)輸入

13、沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，Ui = 0。這時(shí)電路處于穩(wěn)態(tài)，電源VDD通過電阻對(duì)充電達(dá)到穩(wěn)定值， 故UC VDD ，使UO 。由此可知或非門輸出UO VDD 。電容兩端的電壓接近0。通過R對(duì)充電一、電路組成及工作原理定時(shí)器與其應(yīng)用、當(dāng)外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)在t1時(shí)刻，當(dāng)輸入uI在脈沖信號(hào)上升沿的高電平VDD作用下，使UO1由跳變到時(shí)，由于電路中電容上的電壓不能突變，因此UC也由變到，使G2門輸出由變到，并返送到門的輸入。輸入信號(hào)uI高電平撤消后，uo1仍可保持低電平，但不可能永久保持，故稱為暫穩(wěn)態(tài)。一、電路組成及工作原理定時(shí)器與其應(yīng)用一、電路組成及工作原理3.由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)在t1t2暫

14、穩(wěn)態(tài)期間，電源VDD經(jīng)電阻通過門的導(dǎo)通管4對(duì)電容充電，如圖所示。充電時(shí)間常數(shù)為tc=(R+Ron)CRC這時(shí)uc上升，當(dāng)ucTH時(shí)，電路發(fā)生如下反饋過程。 充電ucuouo1迅速使uO1變?yōu)楦唠娖?，uO變?yōu)榈碗娖?，電路自?dòng)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，uO1由跳變到VDD ，由于電容兩端電壓不能突變，按理uc由UTH上跳到UTH+VDD，uc只能躍升到VDD。電容充、放電回路圖定時(shí)器與其應(yīng)用一、電路組成及工作原理、電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)初始值的過程在t2時(shí)刻，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容一路通過 經(jīng)門的T1、T2管放電，另一路經(jīng)門G2輸入二極管D1、D3放電，使uc恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的原始值VDD。放電時(shí)間常數(shù)d =(RrD)CrD

15、C。放電時(shí)間很短。電容充、放電回路圖定時(shí)器與其應(yīng)用二、輸出波形主要參數(shù)的計(jì)算、輸出脈沖寬度two暫穩(wěn)態(tài)t1t2的時(shí)間即為輸出脈沖寬度two。為計(jì)算方便，以t1時(shí)刻作為計(jì)算時(shí)間起點(diǎn)，由uc波形可得：2、恢復(fù)時(shí)間tre從暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束到電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)初始值所需時(shí)間 tre3rd3rDC。3、最高工作頻率fmax觸發(fā)脈沖工作最小周期 Tmin 必須大于 two+tre, 輸入脈寬 tw1two, 最高工作頻率為 fmax=1/Tmin1/(two+tre)Uc(0+)0, uc()=VDD, uc(tW)=UTH=1/2VDD, RC 定時(shí)器與其應(yīng)用6.2.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、高速CMOS集成雙可重

16、觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器54/74HC4538的功能。54/74HC4538雙可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯符號(hào)圖符號(hào)框圖及外接R、C連線圖Rext/Cext和Cext的引腳分別與電容元件相連，不屬于邏輯狀態(tài)連接，故在邏輯符號(hào)圖引線上用“”號(hào)表示。TR+為上升沿觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR-反為下降沿觸發(fā)信號(hào)輸入端，這兩者為“或”的關(guān)系，故邏輯符號(hào)內(nèi)有或邏輯符號(hào)。定時(shí)器與其應(yīng)用序號(hào)輸入輸出功能RD反TR+TR-反QQ反10XX01復(fù)位清零21上升沿1高脈沖低脈沖上升沿觸發(fā)310下降沿高脈沖低脈沖下降沿觸發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)51X001、清零功能如序號(hào)所列，當(dāng)RD時(shí)，不論其它輸入引腳為何種狀態(tài)，輸出端立即出，出，故

17、的清零具有最高優(yōu)先級(jí)功能。使用其它輸入引腳功能時(shí)，R必須置。54/74HC4538 的功能序號(hào)輸入輸出功能RD反TR+TR-反QQ反10XX01復(fù)位清零21上升沿1高脈沖低脈沖上升沿觸發(fā)310下降沿高脈沖低脈沖下降沿觸發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)51X001、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)功能如序號(hào)、所列，當(dāng)TR時(shí)，TR+加上升沿觸發(fā)信號(hào)，端能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖；或者當(dāng)TR+時(shí)，TR加下降沿觸發(fā)信號(hào)，也能輸出一個(gè)正脈沖信號(hào)，為負(fù)脈沖，其波形如圖。54/74HC4538 的功能輸出脈寬tw即為內(nèi)部電路處于暫穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間，近似可用tw計(jì)算。R、C計(jì)算機(jī)為外接阻容元件值，一般R取值范圍為千歐到兆歐，如果R 兆歐，電

18、路對(duì)外部噪聲信號(hào)很敏感此外，電路還具有重觸發(fā)功能，即當(dāng)電路被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間，可再次加輸入觸發(fā)信號(hào)，這時(shí)輸出脈寬tw為第一次和第二次觸發(fā)信號(hào)的間隔時(shí)間t1加上以第二次觸發(fā)信號(hào)為起點(diǎn)的輸出脈寬tw 如左圖tw = tI + tw54/74HC4538單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形重觸發(fā)器輸出脈沖定時(shí)器與其應(yīng)用序號(hào)輸入輸出功能RD反TR+TR-反QQ反10XX01復(fù)位清零21上升沿1高脈沖低脈沖上升沿觸發(fā)310下降沿高脈沖低脈沖下降沿觸發(fā)411X01穩(wěn)定狀態(tài)51X0013、穩(wěn)定狀態(tài)如序號(hào)、所列，在TR或TR時(shí)，均不能觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，為穩(wěn)定狀態(tài)或禁止觸發(fā)狀態(tài)，維持。 4000系列14528與54/74HC453

19、8芯片引腳功能完全相同，但54/74HC4538在帶負(fù)載能力和速度方面優(yōu)于14528。54/74HC4538 的功能二、集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器除用作信號(hào)脈寬轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)之節(jié)，還可較方便地用于延時(shí)、方波信號(hào)發(fā)生器等電路。.脈沖信號(hào)的延時(shí)電路兩個(gè)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)后，可組成信號(hào)的延時(shí)電路。第一級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號(hào)u1的下降沿觸發(fā)下，產(chǎn)生脈寬為tw2的信號(hào)uo1輸出，再利用uo1的下降沿作為第二級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)，再產(chǎn)生脈寬為tw2的信號(hào)uo輸出。這樣輸出uo的信號(hào)比輸入uI的信號(hào)延遲了tw1。定時(shí)器與其應(yīng)用、多諧振蕩器電路脈沖延時(shí)電路電路圖多諧振蕩器的工作波形電路的輸出u

20、o與前級(jí)輸入端TR- 相連，并去除該端外加信號(hào)，同時(shí)在 1 TR端接地改成通過電阻接地，另外再將電源V串接按鈕開關(guān)與1 TR連接，如圖虛線所示，即組成多諧振蕩器電路。當(dāng)按一下按鈕，即在1 TR施加一個(gè)正脈沖作為啟動(dòng)信號(hào)后，電路就進(jìn)入了振蕩電路狀態(tài)，產(chǎn)生波形如圖示。其振蕩頻率為 f = 1/T = 1/（tw1+tw2）定時(shí)器與其應(yīng)用一、CMOS集成觸發(fā)器40106的傳輸特性40106六施密特觸發(fā)器的邏輯符號(hào)圖不同電源 電壓下的傳輸特性。由內(nèi)部電路參數(shù)的離散性，正向閾值電壓UT+、負(fù)向閾值電壓UT- 、回差電壓均有一個(gè)變化范圍值。因此，某一塊集成電路要通過實(shí)測(cè)來確定和。集成施密特觸發(fā)器定時(shí)器與其

21、應(yīng)用二、40106施密特觸發(fā)器電路的工作原理40106施密特觸發(fā)器內(nèi)部電路圖TP1、TP2和TN3、TN4四個(gè)管子組成反相器，其柵極相連作為輸入端。由于Tp5和TN6管的存在，使反相器輸出電平uo1翻轉(zhuǎn)所需的輸入閾值電壓不是1/2，這是因?yàn)門p2和Tp3管的源極2和S3的電位將受Tp5和TN6管的影響。反相器設(shè)P溝道Tp管轄 的開啟電壓為UGS（th）p(負(fù)值)，N溝道TN管的開啟電壓為UGS（th）N 當(dāng) uI =0時(shí)，則UGS1、UGS2（-VDD）UGS(TH)P,故TP1、TP2管導(dǎo)通；UGS3、UGS4（0V）UGS（th）N,故TN3、TN4管截止，UO1VDD 定時(shí)器與其應(yīng)用三、

22、集成施密特觸發(fā)器應(yīng)用.光電轉(zhuǎn)換形電路 在檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，可采用圖 (a)所示光電轉(zhuǎn)換整形電路。將小孔的轉(zhuǎn)盤安裝于電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，孔的位置對(duì)準(zhǔn)紅外發(fā)光管和紅外光接收管。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤孔經(jīng)過光電管之間，在接收管T的集電極產(chǎn)生圖(b)中P1所波形,經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后,轉(zhuǎn)換成脈沖方波P2,對(duì)P2脈沖在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù), 即可實(shí)行測(cè)速。定時(shí)器與其應(yīng)用2.用于消除干擾和噪聲的脈沖整形電路在數(shù)字電路中，正常脈沖信號(hào)常受到電網(wǎng)上其它負(fù)載頻繁啟動(dòng)而產(chǎn)生干擾 信號(hào)的影響，如左圖所示u1波形。若將該信號(hào)作用于施密特觸發(fā)器的輸入端，經(jīng)整形后，即可獲得無干擾的脈沖信號(hào)輸出，只要施密特觸發(fā)器的回差電壓UH大于干擾信號(hào)

23、的幅度即可。3.多諧振蕩器電路利用施密特觸發(fā)器可以很方便地組成多諧振蕩器，電路如右圖(a），圖（b）所示為電容上電壓UC和輸出UO波形。定時(shí)器與其應(yīng)用4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用40106施密特觸發(fā)器可組成上升沿或下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路。上升沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖各點(diǎn)波形如圖（1）上升沿觸發(fā)電路（2）下降沿觸發(fā)的電路下降沿觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路圖各點(diǎn)波形如圖6.4.1 用CMOS反相器組成的多諧振蕩器6.4.2 石英晶體多諧振蕩器其它多諧振蕩器電路定時(shí)器與其應(yīng)用6.4.1 用CMOS反相器組成的多諧振蕩器一、用CMOS反相器組成的多諧振蕩器CMOS反相器與R、C元件組成多諧振蕩器電路 由于

24、CMOS反相器G1在輸入和輸出端之間并接電阻R,而CMOS電路輸入電流i0,故R上電流也近于零因此靜態(tài)時(shí)電阻兩端各自的電位uI1=uo1。它所表示的直線與CMOS反相器電壓傳輸特性的交點(diǎn)為Q點(diǎn)。 它位于反相器電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū),以保證有較大的電壓放大倍數(shù).而使反相器G1輸出翻轉(zhuǎn)的輸入鬧值電壓為UTH=1/2VDD.即當(dāng)UI1UTH時(shí),UO1=0V;當(dāng)UI1UTH時(shí),UO1=VDD。定時(shí)器與其應(yīng)用二、振蕩器的工作過程電路在振蕩時(shí)電容C的充、放電回路工作波形圖（1）在 t0t1 期間：設(shè) uo1=VDD,則uo2=0V。TP1、TN2導(dǎo)通;TN1、TP2截止, VDD通過TP1RCTN2地回路對(duì)

25、C充電, uI1按指數(shù)規(guī)律上升.當(dāng)uI1UTH=1/2VDD時(shí),在t1時(shí)刻產(chǎn)生正反饋: uI1uo1 uo2 （2）在t1t2期間：TN1、TP2導(dǎo)通,TP1、TN2截止,電容C放電, 路徑為uc(+) RTN1地VDDTP2uc(-),使uI1按指數(shù)規(guī)律下降。在t2時(shí)刻，uI1UTH=1/2VDD時(shí),產(chǎn)生正反饋過程: uI1 uo1 uo2定時(shí)器與其應(yīng)用6.4.2 石英晶體多諧振蕩器一、CMOS反相器組成的石英晶體多諧蕩器多諧振蕩器電路圖 在串聯(lián)諧振頻率fs下，等效電抗為Xs=0；并聯(lián)諧振蕩頻率fp下，等效電抗Xp。在圖中,石英晶體接G2輸出端、G1輸入端之間, 輸出信號(hào)頻率為fs時(shí), 串聯(lián)

26、揩振頻率等效電抗最小, 正反饋?zhàn)畲?形成振蕩。 振蕩頻率完全取決于石英晶體固有的串聯(lián)諧揩振頻率fs。在電路中反相器G1和G2的輸入和輸出端均并接電阻R1和R2,用以確定反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)Q, 反相器工作在傳輸特性轉(zhuǎn)折線上的線性放大區(qū),具有較高的電壓放大倍數(shù),如圖所示。 靜態(tài)時(shí),uI1=uo1=uI2=uo=1/2VDD。石英晶體的電抗 頻率特性定時(shí)器與其應(yīng)用 當(dāng)電路接上電源VDD后，在反相器G2輸出uo為噪聲信號(hào)，經(jīng)石英晶體通路，只從噪聲中選出頻率為fs的正弦信號(hào)（晶體的等效電抗s0）,并反饋到UI1,經(jīng)G1線性反相放大,再通過耦合電容C，再經(jīng)線性放大經(jīng)多次反復(fù)放大后，使uo幅值達(dá)到最大而被削

27、頂失真，近似于方波輸出，其波形如圖所示。這即形成多諧振蕩器。電路中C1用來微調(diào)振蕩頻率.其振蕩頻率f0由晶體諧振頻率fS決定,最高可達(dá)幾十兆赫。電路的工作原理如下:定時(shí)器與其應(yīng)用二、CMOS5544時(shí)鐘集成電路 內(nèi)部振蕩器與外接揩振頻率為石英晶體構(gòu)成振蕩電路，C用于微調(diào)振蕩頻率，經(jīng)16級(jí)二分頻電路，輸出OUT1、OUT2二路周期為2s交替負(fù)脈沖信號(hào)，如圖（b）所示。為獲得秒脈沖信號(hào)輸出，將OUT1、OUT2輸出經(jīng)二極管D3、D4和PNP型三極管T組成與非門電路輸出即為周期1s的脈沖信號(hào)，輸出高電平近于VDD。在1號(hào)引腳和2號(hào)引腳間，利用D1、D2上壓降獲得近于電源電壓。SI、SO鬧鈴輸入控制端

28、 和輸出端。SI 與Vss接通時(shí)， 則So輸出波形定時(shí)器與其應(yīng)用 用于驅(qū)到時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)時(shí)，只需將輸出端OUT1和OUT2與時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)相連,即構(gòu)成指針式石英鐘,其電路如圖所示。定時(shí)器與其應(yīng)用 下圖為二極電極雙偏心時(shí)鐘步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，定子為高磁導(dǎo)率坡莫合金軟磁材料構(gòu)成雙偏心磁極。由于線圈兩端分別連OUT1和OUT2周期為2s交替的負(fù)脈沖信號(hào)，因此，當(dāng)負(fù)脈沖作用時(shí)，勵(lì)磁線圈上電流(1A)流過,每隔1s,電流改變一次方向,圖 (a)(b)所示 。使定子磁極極性發(fā)生一次變化。在定子和轉(zhuǎn)子間隙較小處磁阻小，磁通大。由于磁性物質(zhì)同性相斥、異性相吸，使轉(zhuǎn)子每秒鐘順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度步距角。定時(shí)器與其應(yīng)用脈沖產(chǎn)生與整形電路的應(yīng)用 脈沖波形發(fā)生及整形電路在儀器儀表、自動(dòng)控制、檢測(cè)等方面的應(yīng)用很廣，下面從簡易數(shù)字控制電路介紹其綜合應(yīng)用。 簡易數(shù)字控制電路是利用對(duì)被控