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1、 20.1 多谐振荡器多谐振荡器 （连续脉冲发生器）（连续脉冲发生器） 一、由奇数个非门组成的多谐振荡器一、由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）: :111u1u2u30tu3缺点缺点: : 因门电路传输延迟时间很短（因门电路传输延迟时间很短（10nS10nS左右），所左右），所以振荡频率太高以振荡频率太高, ,并且不可调整。并且不可调整。20.1.1由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器0tu30tu20t
2、u10tuAUTU由于由于u u1 1上跳，电容电压不上跳，电容电压不能突变，所以能突变，所以u uA A上跳，然上跳，然后后u uA A下降下降，进入下一个周，进入下一个周期。期。111u1u2u3CARRSG1G2G3T0tu30tu20tu10tuAUTU可以推导，输出信号的可以推导，输出信号的周期近似为周期近似为: :T 2.2 RC111u1u2u3CARRSG1G2G320.1.2 RC20.1.2 RC耦合式振荡器耦合式振荡器0tuo0tuA11R1R2C2C1uoA当当R R1 1=R=R2 2=R , C=R , C1 1=C=C2 2=C=C时时 输出信号的周期近似为输出信
3、号的周期近似为: :T 1.4 RC20.2.3 20.2.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器输出方波输出方波u uO O的频率的频率 = =石英晶体的固有谐振频率石英晶体的固有谐振频率石英晶体等效电路石英晶体等效电路石英晶体石英晶体11R1R2CuoAR1=R2=1k C=0.1 F优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源（计算机系统、数字仪器系统中最常用）（计算机系统、数字仪器系统中最常用）单稳态触发器单稳态触发器: : 输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态, , 另一个状态另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入则是
4、暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外部触发后，由稳由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态定状态变为暂稳态经延时电路延时后，经延时电路延时后，又自动返回稳定状态又自动返回稳定状态20.2 单稳态触发器单稳态触发器20.2.1 由门电路构成的积分型单稳态触发器由门电路构成的积分型单稳态触发器0tuiu1uAu20t0t0tt1当当u ui i=0=0时时u1u2RC1&uiAu ui i：外部触发脉冲：外部触发脉冲当当u ui i上跳时
5、，上跳时， u u1 1下跳下跳因因u uA A不能突变，所以不能突变，所以u u2 2下跳下跳0tuiu1uAu20t0t0tt1u u1 1下跳后，下跳后，C C放电，放电，u uA A下降下降UTTWTW 1.1RCu1u2RC1&uiA当当u uA A=U=UT T时，时，u u2 2上跳，输出上跳，输出一个宽度为一个宽度为T TW W的负脉冲的负脉冲当当u ui i下跳时，下跳时，u u1 1上跳，上跳，C C再再充电，充电， u uA A上升为高电平。上升为高电平。uA0tUTu20t0tuiu10tt1t3缺点：缺点： 若若C C的放电太慢，在的放电太慢，在 t t1 1- -
6、t t3 3期间期间, u, uA AUUT T , , 失去对失去对 u u2 2 低低电平宽度的控制作用电平宽度的控制作用u1u2RC1&uiAu u2 2将随着将随着u ui i变为变为0 0而变为而变为1 1u1u2RC1& uiA&ui,1u3 ( a )( b )改进型电路改进型电路u1u2RC1&uiAu1uAu20t0t0tui0tUT0tuit1t1改进的积分型单稳触发器改进的积分型单稳触发器工作原理工作原理特点特点: : 输出脉冲宽度不受输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响输入脉冲宽度的影响u1u2RC1& uiA&ui,1u3 20.2.2 20.2.2 集成单稳态触发器集
7、成单稳态触发器74LS12374LS123 74LS123 74LS123 内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻冲的宽度，主要由外接的定时电阻( R( RT T ) )和定时电和定时电容容( C( CT T ) )决定。单稳的翻转时刻决定于决定。单稳的翻转时刻决定于 A A、B B、CLR CLR 三个输入信号。三个输入信号。ABQQCLRRT/CTCTABQQCLRRT/CTCT12触发触发74LS123功能表功能表ABQQCLRRT/CTCT+5V清清0 0触发触发触发时：触发时：Q Q端得到正脉冲端得到正脉冲 Q Q端得到负脉
8、冲端得到负脉冲CLRABQQ说明说明000000011111111稳态稳态稳态稳态ABQQCLRRT/CTCT+5VABQQCLRRT/CTCT+5V“1”TW = 0.45 RT CT 单位单位 RT：k , CT: pF, TW: nSCT 1000PFRTCTCTRTTWAQQTWBQQ例例1.1.用用单稳单稳74LS12374LS123进行进行彩灯的延时控制彩灯的延时控制延时时间延时时间BTWQQABQQCLRRT/CTCT+5VCTRTQAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH7 4 L S 1 9 4 ( 1 )7 4 L S 1 9
9、4 ( 2 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V移位输入移位输入DW1DW2时钟时钟+5V+5V9108发光二极管发光二极管串行移位寄存器串行移位寄存器单稳态触发器单稳态触发器74LS123彩灯控制彩灯控制过程过程: :全亮全亮由左到右逐个灭由左到右逐个灭全灭全灭延时延时全亮全亮, ,周而复始周而复始10s1ms1s例例2.2.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲数器的计数脉冲( (数字测速系统数字测速系统) ) 放大器放大器电机电机圆盘圆盘红外发射红外发射红外接收红外接收单稳整形单稳整形计数器计数器时钟脉冲发生器时钟脉冲发生器(晶
10、体振荡器晶体振荡器)显示译码器显示译码器数码显示器数码显示器uiuo转转/分分分频器分频器uiuo1分钟20.3 集成定时器集成定时器55520.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理一、内部电路组成一、内部电路组成内部电路组成内部电路组成:(1)分压器分压器(3个个R)(2)电压比较器电压比较器 (A1、A2）(3)RS触发器触发器(4)反相器反相器(5)晶体管晶体管T开关开关 A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTR1RB1端端GND 地地2端端TR 低电平触发输入低电平触发输入 3端端UO 输出输出4端端RD 直接清直接清05端端CV 电压控制
11、，不用电压控制，不用 时经时经0.01 F电容电容 接地接地6端端TH 高电平触发输入高电平触发输入7端端D 三极管集电极三极管集电极8端端VCC 电源电源(4.5V18V)20.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)二、引脚功能二、引脚功能+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB20.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 各部分的功能各部分的功能(1)分压器为比较器提供分压器为比较器提供基准电压，基准电压，A1的基准电压的基准电压为为 ，A2的基准电的基准电压为压为 。3/2CCV3/CCV（
12、3）A1、A2的输出作为的输出作为RS触发器的输入。触发器的输入。R=0(S=1)时时，Q=0；S=0(R=1)时，时，Q=1（4）RS触发器的反相输出端触发器的反相输出端经反相驱动后输出经反相驱动后输出UO,即即UO=Q(5)当当Q=0时时,T导通导通,D接地；接地；Q=1时，时，T截止，截止，D浮空。浮空。（2）TH端和端和TR端的外端的外加输入信号和两基准电加输入信号和两基准电压比较。当压比较。当TH 时，时，A2输输出高电平。反之，两比出高电平。反之，两比较器输出低电平。较器输出低电平。 3/2CCV3/CCV+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRT
13、RRBR=0,S=1时时Q=0R=1,S=0时时Q=1R=1,S=1时时Q保持保持分析三种情况分析三种情况+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB(R=0)(S=1)(S=0)(R=1)(R=1)(S=1)RDTHTRUOT1011导通导通截止截止保持保持3/2CCV3/CCV3/2CCV3/2CCV3/CCV3/CCV20.3.1 555定时器的工作原理定时器的工作原理(续续)三、工作原理三、工作原理 功能表功能表555定时器的功能表定时器的功能表RDTHTRUOT10001100导通导通导通导通截止截止保持保持3/2CCV3/CCV3/2CCV3/
14、2CCV3/CCV3/CCV2V2VCCCC/3/3时（时（R=0,S=1), uR=0,S=1), uo o=0, T=0, T导通导通, ,电容电容C C很快放电很快放电, ,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。84562731555+VCCuoR1CC1+uCTRTHCSui+A1+A2RSQQCVTHRDTVCCUO6GND5432178DRRRTRRB555单稳电路波形图CuOu3/2CCViu上电清上电清0 0：由于：由于C CS S的作用，的作用，上电后上电后u uo o=0=0，T T导通，导通，u uc c=0=0555单稳电路波形图CuOu3/2CCViu当当u ui
15、i为高电平时，为高电平时， u uo o保持，仍为保持，仍为u uo o=0=0555单稳电路波形图CuOu3/2CCViu当当u ui i由高电平变为低电平时，由高电平变为低电平时， u uo o=1=1T T截止，截止，C C开始充电开始充电555单稳电路波形图CuOu3/2CCViuu ui i变为高电平后变为高电平后, , u uo o保持为保持为1,C1,C继续充电继续充电555单稳电路波形图CuOu3/2CCViu当当C C充电充电2V2VCCCC/3/3时，时， u uo o=0, T=0, T导通导通, ,电容电容C C很快放电很快放电, ,电路恢复到初始状态。电路恢复到初始状态。555单稳电路波形图CuOu3/2CCViutw输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：RCtW1 . 1555单稳电路波形图CuOu3/2CCViutw注意：要求注意：要求ui的负脉冲宽度足够小，的负脉冲宽度足够小， 要小于要小于tw宽度。宽度。84562731555+VCCuoR1R2CC1+uCTRTH多谐振荡器555应用典型电路84562731555+VCCuoR1CC1+uCTRTHCSui单稳态触发器