第8章脈沖波形發(fā)生器?8.0概述?8.1施密特觸發(fā)器?8.2555定時(shí)器

數(shù)字電路常常需要用到各種幅度、寬度以及具有陡峭邊沿的脈沖信號(hào)，如觸發(fā)器就需要時(shí)鐘脈沖（CP）。脈沖信號(hào)產(chǎn)生要用多諧振蕩器。

本章將介紹常用的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，同時(shí)介紹一種多用途的定時(shí)電路——555定時(shí)器。

獲取這些脈沖信號(hào)的方法通常有兩種：①直接產(chǎn)生；②利用已有信號(hào)整形或變換得到。

脈沖信號(hào)整形則要用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器本章基本內(nèi)容1.脈沖信號(hào)的定義（不對(duì)稱方波）

三角波：

鋸齒波：

按非正弦規(guī)律變化的信號(hào)均可稱脈沖信號(hào)。方波：（對(duì)稱方波）8.0概述2.脈沖信號(hào)的參數(shù)q=TW/T

占空比TwTVmv0tT

脈沖周期f=1/T

頻率Tw脈沖寬度Vm幅值8.0概述2.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);（3）對(duì)于正向和負(fù)向增長的輸入信號(hào)，電路有不同的閾值電平（VT+和VT-）。1.什么是施密特觸發(fā)器？

施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。8.1施密特觸發(fā)器3.邏輯符號(hào)同相傳輸反相傳輸4.施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性8.1.1施密特觸發(fā)器的基本概念5.施密特觸發(fā)器與電壓比較器8.1.1施密特觸發(fā)器的基本概念G1、G2為CMOS門電路。電路中R1＜R2。1.電路構(gòu)成2.工作原理分析（1）當(dāng)vI=0V時(shí)，vO1≈

VDD，

vO≈

0V，

vI＇≈0V；0100

思考：為什么要求R1<R2？8.1.2由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（2）當(dāng)vI升高時(shí)，vI'

也升高。當(dāng)vI'

達(dá)到1/2VDD時(shí)，G1、G2輸出狀態(tài)將發(fā)生翻轉(zhuǎn)。此時(shí)對(duì)應(yīng)的vI值稱為VT+。（3）當(dāng)vI大于VT+時(shí)，電路轉(zhuǎn)到另一穩(wěn)態(tài)：vO1≈0V，vO≈

VDD

。VT+=VDD/2→0→1↑↑01008.1.2由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（4）當(dāng)vI由高變低時(shí)，vI'

也由高變低。當(dāng)vI'≤1/2VDD時(shí)，電路又將發(fā)生轉(zhuǎn)換。此時(shí)對(duì)應(yīng)的vI稱為VT-。（5）當(dāng)vI小于VT-時(shí)，電路轉(zhuǎn)到另一穩(wěn)態(tài)：vO1≈

VDD，vO≈

0V。01↓↓→1→0VT-=1/2VDD所以需R1<R28.1.2由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器3.工作波形vIVT+VT-0t0tvO10tvO8.1.2由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器1.用于脈沖整形8.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用2.用于脈沖鑒幅8.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用3.用于構(gòu)成多諧振蕩器8.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用4.用于冰箱溫控系統(tǒng)實(shí)際溫控波形方案一：采用電壓比較器構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)8.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用

方案二：采用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)實(shí)際溫控波形8.1.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用555定時(shí)器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。

555定時(shí)器在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測(cè)、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。8.3.1555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)及工作原理1.分壓器：由三個(gè)等值電阻構(gòu)成2.比較器：由電壓比較器C1和C2構(gòu)成3.R-S觸發(fā)器4.放電開關(guān)管TVAVB輸出端

電壓控制端高電平觸發(fā)端低電平觸發(fā)端放電端復(fù)位端UCC分壓器比較器R-S觸發(fā)器放電管調(diào)轉(zhuǎn)地++C1++C2QQ'R'DS'D5k5k5kT245678318.2555定時(shí)器及其應(yīng)用<2/3UCC<1/3UCC10>2/3UCC>1/3UCC01<2/3UCC>1/3UCC11>2/3UCC<1/3UCC00R'DS'DV6V2比較結(jié)果1/3UCC不允許2/3UCC++C1++C2.5K5K5KVAVBUCCR'DS'D5628.2555定時(shí)器及其應(yīng)用V6V2<2/3UCC<1/3UCC>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC>1/3UCCQT10保持導(dǎo)通截止保持綜上所述，555功能表為：QQ'R'DS'DT輸出R'DS'D101011QT10保持導(dǎo)通截止保持8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用1.由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，接通電源后，不需外加觸發(fā)信號(hào)，就能產(chǎn)生矩形波輸出。由于矩形波中含有豐富的諧波，故稱為多諧振蕩器。

多諧振蕩器是一種常用的脈沖波形發(fā)生器,觸發(fā)器和時(shí)序電路中的時(shí)鐘脈沖一般是由多諧振蕩器產(chǎn)生的。8.3.2定時(shí)器電路的應(yīng)用8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用UCC++C1++C2QQ'R'DS'D..5K5K5KVAVBT13245678(復(fù)位端)(地)uO1.由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器接通電源通電前uC=0011100>2/3UCCR'D=1S'D=0uCR1R2.+–C充電C放電1<1/3UCC8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用48562713+UCCuOuC.CR1R2tp1tp22/3UCC1/3UCCR'D=1S'D=0Q=1Q'=0T截止Q=0Q'=1T導(dǎo)通R'D=0S'D=1tp1=(R1+R2)Cln2=0.7(R1+R2)Ctp2=R2Cln2=0.7R2CT=tp1+tp2=0.7(R1+2R2)C接通電源C充電C放電uCtOuOtO8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用例：多諧振蕩器構(gòu)成水位監(jiān)控報(bào)警電路

水位正常情況下，電容C被短接,揚(yáng)聲器不發(fā)音；水位下降到探測(cè)器以下時(shí)，多諧振蕩器開始工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。.uC.+UCC4876213CR1R25+8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用8.3.3用555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器工作原理輸入輸出0XX0導(dǎo)通10導(dǎo)通1不變不變11截止11截止8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用8.3.4定時(shí)器電路的應(yīng)用

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。在未加觸發(fā)脈沖前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)定狀態(tài)，停留一段時(shí)間后，電路又自動(dòng)返回穩(wěn)定狀態(tài)。

暫穩(wěn)定狀態(tài)的長短，取決于電路的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖無關(guān)。1.由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用做定時(shí)、整形及延時(shí)。8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用ucR1+UCCuiUCC++C1++C2QQ'R'DS'D5K5K5KVAVBT1348(復(fù)位端)uO65272.由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(地)接通電源>2/3UCC01101Q=0導(dǎo)通1穩(wěn)定狀態(tài)8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用3.由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(地)1101Q=1截止暫穩(wěn)狀態(tài)0001<1/3UCCucR1+UCCuiUCC++C1++C2QQ'R'DS'D5K5K5KVAVBT1348(復(fù)位端)uO65278.2555定時(shí)器及其應(yīng)用ucR1+UCCuiUCC++C1++C2QQ'R'DS'D5K5K5KVAVBT1348(復(fù)位端)uO65273.由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(地)>2/3UCC1010Q=1010110穩(wěn)定狀態(tài)Q=08.2555定時(shí)器及其應(yīng)用(>1/3UCC)Q=0Q'=1T導(dǎo)通，C通過T放電,uC

0接通電源R'D=0S'D=1保持“0”態(tài)R'D=1S'D=1+UCC48562713..uCCuiuOR0.01F上升到2/3UCCuituCtuOt8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用uituCtuOt暫穩(wěn)態(tài)tptp=RCln3=1.1RC2/3UCCQ=1Q'=0T截止C充電R'D=0S'D=1Q=0Q'=1因此暫穩(wěn)態(tài)的長短取決于RC時(shí)間常數(shù)R'D=1S'D=0+UCC48562713..uCCuiuOR0.01F8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用例1：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成定時(shí)檢測(cè)&uiuBuAuouituBtuotuAt8.2555定時(shí)器及其應(yīng)用例2：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成短時(shí)用照明燈48162357uOu