1、第十章 脈沖單元電路,10.1 概述,10.3 555定時器及其應用,10.2 集成門脈沖電路,10.1脈沖信號與脈沖電路,10.1.1 脈沖信號,定義:持續(xù)時間極短的電壓或電流信號;凡不具有連續(xù)正弦波形狀的信號,都可稱為脈沖信號.,常見波形(圖10-1-1),實際矩形波及參數(shù),脈沖周期T：周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。 脈沖幅度 ：脈沖電壓的最大變化幅度。 脈沖寬度 ：從脈沖前沿到達0.5 起，到脈沖后沿到達0.5 為止的一段時間。 上升時間 ：脈沖上升沿從0.1 上升到0.9 所需要的時間。 下降時間 ：脈沖下降沿從0.9 下降到0.1 所需要的時間。 占空比q：脈沖

2、寬度與脈沖周期的比值。,10.1.2 脈沖電路,獲取矩形脈沖波形（時鐘）的途徑有兩種：,2、用整形電路把已有的周期性變化的波形整形產(chǎn)生,1、用多諧振蕩器直接產(chǎn)生,矩形脈沖波形的整形電路施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。,用門電路可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。,用555定時器也可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。,三、 符號,四、分析方法,先分析靜態(tài)(穩(wěn)態(tài)1)情況,分析輸入信號的上升過程,找到輸出翻轉(zhuǎn)的VT+,分析輸入下降過程,找到輸出翻轉(zhuǎn)的VT-,二、符號,三、分析方法,先分析穩(wěn)態(tài)情況,觸發(fā)信號作用時,進入暫穩(wěn)態(tài),自動返回過程,特點：不需要外加觸發(fā)信號，電路自激振蕩，沒

3、有穩(wěn)態(tài)。,10.1.2.3多諧振蕩器,一、 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器,1、組成,UI,UO,2、工作原理,接通VCC瞬間，C中無電荷，所以：,1）UC=0 ,3、電壓波形,0,0,VT+,VT-,若是CMOS電路，,T1,T2,T,T1= RC ln ,VDD -,VDD -,T=T1+T2 ；,f =1/T；,q =T1/T,UI =0 ,UO=1,VT-,VT+,T2= RC ln ,0 -,0 -,VT+,VT-,則：,二、石英晶體多諧振蕩器,石英晶體,許多應用場合。要求多諧振蕩器的振蕩頻率f十分穩(wěn)定，（如數(shù)字鐘的秒脈沖頻率）。上述電路的 f 都達不到要求。最簡便的穩(wěn)頻方法是在多諧振

4、蕩器中接入石英晶體，構(gòu)成石英晶體多諧振蕩器。,石英晶體的固有振蕩頻率 fo 由結(jié)晶方向、外形尺寸決定；頻率穩(wěn)定度（fo / fo)可達10-1010-11 。,fo,電容性,電感性,電抗頻率特性曲線,符號,石英晶體振蕩器,1、組成,將石英晶體接到多諧振蕩器的正反饋回路中。,當外加電壓的頻率f = fo 時，其電抗 X=0 。,2、工作原理,當UO的頻率f = fo 時，反饋最強，電路才起振。,fo 的穩(wěn)定度極高，這就解決了多諧振蕩器的穩(wěn)頻問題。,3、參數(shù)選擇,各種固有振蕩頻率fo的石英晶體已做成成品，可根據(jù)所購晶體的fo選擇電路的外接RF 和C，,fo一般都很高，應利用分頻器將fo分頻為所需頻

5、率。,例如，需要頻率為1HZ的秒脈沖， 可選購 fo=32768HZ的晶振，通過15次二分頻獲得1HZ。,結(jié)果： f = fo 。,VCD, 10.3 555定時器及其應用,555定時器是單片集成電路，用途廣，,可構(gòu)成施密特觸發(fā)器、,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、,多諧振蕩器等。,雙極型產(chǎn)品型號的后三位數(shù)碼為555。,單極型產(chǎn)品型號的后四位數(shù)碼為7555。,其功能和外部引腳的排列完全相同。,10.3.1 555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能,一、組成與特點,當CO端不接控制電壓UCO時：,國產(chǎn)CB555的結(jié)構(gòu)框圖：,它由三個5K電阻、,比較器C1和C2、,基本RS觸發(fā)器,和放電管TD 組成。,分壓器,當CO端外接控制

6、電壓UCO時：,VR1 = UCO,反相,同相,U6,U2,放電管TD的作用：給外接電容C提供放電通路。,等效簡化電路：,C2出0；,C1出0。,比較器,觸發(fā)器,U6高電平有效復位; U2低電平有效置1,二、工作原理,輸 入,過 渡,輸 出,U6,U2,Q,TD狀態(tài),0,X,X,X X,導通,1,導通,1,截止,1,保 持,表 1 CB555功能表（CO端懸空時）,表1 的主要內(nèi)容見表2：,工作原理見表1,由表2可得如下口訣：,大于、大于、出0；,小于、小于、出1；,小于、大于、保持,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,當CO端接有UCO 時：,VR2 =,三、說明,VR1 =,U

7、CO、,所有結(jié)論仍成立。,四、電路符號,UO,R,TD,UCO,VCC,GND,UCO ，,10.2.2 555定時器接成施密特觸發(fā)器,二、工作原理,（設：UI為模擬三角波）,UI,U6 U2,UO,0,1,0,1,三、電壓波形,一、組成,UI,UO,+VCC,0.01uF,從電壓波形知：,此為施密特反相器。,同向輸出特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,四、 傳輸特性,反向輸出特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,0,0,當UI = 0時，Uo= UoL,當UI = 0時， Uo= UoH,正向閾值電平VT+：,UI 上升時，引起Uo 突變時對應的UI 值。,負向閾值電平VT-

8、：,UI 下降時，引起Uo 突變時對應的UI值。,五、特點,2、電平觸發(fā)：觸發(fā)信號UI可以是變化緩慢的模擬信號， UI達某一電平值時，輸出電壓U0突變。 U0為脈沖信號。,3、電壓滯后傳輸：輸入信號UI從低電平上升過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應的輸入電平，與UI 從高電平下降過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應的輸入電平不同,有回差特性。,1、兩個穩(wěn)態(tài),六、 符號,10.3.3 555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,R,C,UI,+,-,二、工作原理,要求觸發(fā)信號 為負的窄脈沖,C,UC,U6,（UC）,U2,（UI）,UO,（Q）,TD,說 明,充電,0,導通,穩(wěn)態(tài)：UO =0,放電,保 持,接通VCC 不觸發(fā)UI

9、=1,0,1,截止,暫態(tài)：UO =1,充電,0,導通,返回：UO =0,放電,保 持,UI =1,一、 組成,無電荷,觸發(fā),總之：不觸發(fā)，UO=0；,UO=1維持一段時間又返回UO=0,充電回路：VCC+RC VCC-（充電慢）,放電回路：C+ TD C -（放電快）,三、電壓波形,TW,TWRC ln3 = 1.1RC,觸發(fā), UO=1,注意；第二次觸發(fā)必須在第一次觸發(fā)穩(wěn)定之后進行。,四、特點,1、一個穩(wěn)態(tài),一個暫穩(wěn)態(tài)。,2、開機（接通電源），電路出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，外加觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)為暫態(tài)。,3、暫態(tài)維持一段時間，自動返回穩(wěn)態(tài)。暫態(tài)維持時間的長短，只和電路參數(shù)有關，與觸發(fā)信號的幅度、電源電壓的高低無關。,10.3.4 555定時器接成多諧振蕩器,R1,R2,C,等效為施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器，,電壓UC是施密特觸發(fā)器的輸入電壓，,二、工作原理,UC,U6,U2,UO,TD,起始時,0,1,截止,C充電,0,導通,C放電,1,截止,循環(huán)往復，直到關機。,一、電路組成,三、電壓波形,總之：起始時，UC=0，UO=UOH,UO 在 UOLUOH 之間振蕩,T1,T2,充電回路：VCC+R1R2 C VCC-（充電慢）,放電回路：C+ R2 TD C -（放電快）,T1 = 0.69(R1+R2)