《第8章 脉冲的产生与变换PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第8章 脉冲的产生与变换PPT讲稿.ppt（36页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第8章 脉冲的产生与变换第1页，共36页，编辑于2022年，星期一第第第第8 8章章章章 脉冲的产生与变换脉冲的产生与变换脉冲的产生与变换脉冲的产生与变换 8.1 555 8.1 555定时器电路定时器电路定时器电路定时器电路8.3 8.3 单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器退退退退 出出出出8.2 8.2 施密特触发器施密特触发器施密特触发器施密特触发器 8.4 8.4 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器 第2页，共36页，编辑于2022年，星期一8.1 555定时器电路定时器电路 8.1.1 5558.1.1 555定时器电路的组成定时器电路的组成定时器电路的组成定时器
2、电路的组成 8.1.2 5558.1.2 555定时器的工作原理定时器的工作原理定时器的工作原理定时器的工作原理 第3页，共36页，编辑于2022年，星期一8.1.1 555定时器电路的组成定时器电路的组成以下图以下图以下图以下图(a)(a)为为为为555555电路的内部结构图，图电路的内部结构图，图电路的内部结构图，图电路的内部结构图，图(b)(b)为其引脚图。为其引脚图。为其引脚图。为其引脚图。第4页，共36页，编辑于2022年，星期一由图由图(a)(a)可看出，可看出，555555电路由以下几部分组成：电路由以下几部分组成：1 1、分压器分压器分压器分压器 。由由由由3 3个个个个5k5
3、k的电阻组成，这也正是该电路称为的电阻组成，这也正是该电路称为的电阻组成，这也正是该电路称为的电阻组成，这也正是该电路称为555555的原因，它将电源电压的原因，它将电源电压的原因，它将电源电压的原因，它将电源电压V VCCCC分为三等分，作用是为两个由集成分为三等分，作用是为两个由集成分为三等分，作用是为两个由集成分为三等分，作用是为两个由集成运放构成的电压比较器运放构成的电压比较器运放构成的电压比较器运放构成的电压比较器A A、B B提供基准电平。若控制端提供基准电平。若控制端提供基准电平。若控制端提供基准电平。若控制端5 5脚外加脚外加脚外加脚外加控制电压控制电压控制电压控制电压V VM
4、M，则可改变电压比较器，则可改变电压比较器，则可改变电压比较器，则可改变电压比较器A A、B B的基准电平，分别为的基准电平，分别为的基准电平，分别为的基准电平，分别为V VMM和和和和 V VMM；5 5脚不加控制电压时，该引脚不可悬空，一般要通脚不加控制电压时，该引脚不可悬空，一般要通脚不加控制电压时，该引脚不可悬空，一般要通脚不加控制电压时，该引脚不可悬空，一般要通过一个小电容（如过一个小电容（如过一个小电容（如过一个小电容（如0.01F0.01F）接地，以防旁路高频干扰，此时基）接地，以防旁路高频干扰，此时基）接地，以防旁路高频干扰，此时基）接地，以防旁路高频干扰，此时基准电平分别为准
5、电平分别为准电平分别为准电平分别为 V VCCCC和和和和 V VCCCC（由（由（由（由3 3个个个个5k5k的电阻对电源的电阻对电源的电阻对电源的电阻对电源V Vcccc分压得分压得分压得分压得到）；若到）；若到）；若到）；若5 5脚通过一个脚通过一个脚通过一个脚通过一个10k10k的电阻接地，则基准电平将分别为的电阻接地，则基准电平将分别为的电阻接地，则基准电平将分别为的电阻接地，则基准电平将分别为 V VCCCC和和和和 V VCCCC（该（该（该（该10k10k的电阻与下面两个串联的的电阻与下面两个串联的的电阻与下面两个串联的的电阻与下面两个串联的5k5k电阻并联后电阻并联后电阻并联
6、后电阻并联后的阻值为的阻值为的阻值为的阻值为5k5k，然后再与上面那个，然后再与上面那个，然后再与上面那个，然后再与上面那个5k5k电阻一起对电源电阻一起对电源电阻一起对电源电阻一起对电源V VCCCC进进进进行串联分压）。由分析可知，行串联分压）。由分析可知，行串联分压）。由分析可知，行串联分压）。由分析可知，5 5脚非常重要，它将影响整个由脚非常重要，它将影响整个由脚非常重要，它将影响整个由脚非常重要，它将影响整个由555555构成的实用电路的各项指标。构成的实用电路的各项指标。构成的实用电路的各项指标。构成的实用电路的各项指标。第5页，共36页，编辑于2022年，星期一2 2、两个电压比
7、较器两个电压比较器两个电压比较器两个电压比较器A A A A和和和和B B B B。这是两个高增益差分放大器（运算放这是两个高增益差分放大器（运算放这是两个高增益差分放大器（运算放这是两个高增益差分放大器（运算放大器）。当放大器的同相输入大于它的反相输入时，其输出为高大器）。当放大器的同相输入大于它的反相输入时，其输出为高大器）。当放大器的同相输入大于它的反相输入时，其输出为高大器）。当放大器的同相输入大于它的反相输入时，其输出为高电平电平电平电平1 1信号；反之，其输出为低电平信号；反之，其输出为低电平信号；反之，其输出为低电平信号；反之，其输出为低电平0 0信号。信号。信号。信号。3 3、
8、基本基本基本基本RSRSRSRS触发器触发器触发器触发器 。由两个带反馈线的或非门构成的基本由两个带反馈线的或非门构成的基本由两个带反馈线的或非门构成的基本由两个带反馈线的或非门构成的基本RSRS触发器显然是高电平触发，即触发器显然是高电平触发，即触发器显然是高电平触发，即触发器显然是高电平触发，即RS RS=10=10时，时，时，时，Q Q=0=0，=1=1；当；当；当；当RS RS=01=01时，时，时，时，Q Q=1=1，=0=0；当；当；当；当RS RS=00=00时，触发器的状态不变。时，触发器的状态不变。时，触发器的状态不变。时，触发器的状态不变。4 4、功能控制端功能控制端功能控
9、制端功能控制端 （4 4 4 4脚）脚）脚）脚）。当当当当 =1 =1时，或门时，或门时，或门时，或门HH正常工作；当正常工作；当正常工作；当正常工作；当 =1 1时，或门的输出恒为时，或门的输出恒为时，或门的输出恒为时，或门的输出恒为1 1，从而使，从而使，从而使，从而使3 3脚输出恒为低电平脚输出恒为低电平脚输出恒为低电平脚输出恒为低电平0 0。可见，。可见，。可见，。可见，正常工作时，正常工作时，正常工作时，正常工作时，端应接高电平端应接高电平端应接高电平端应接高电平1 1，通常将它与，通常将它与，通常将它与，通常将它与8 8脚的电源接在一脚的电源接在一脚的电源接在一脚的电源接在一起。起
10、。起。起。5 5、开关放电管开关放电管开关放电管开关放电管VT VT VT VT。555555定时器在使用中大多与电容器的充放定时器在使用中大多与电容器的充放定时器在使用中大多与电容器的充放定时器在使用中大多与电容器的充放电有关，为了使充放电能够反复进行，电路特别设计了一个放电有关，为了使充放电能够反复进行，电路特别设计了一个放电有关，为了使充放电能够反复进行，电路特别设计了一个放电有关，为了使充放电能够反复进行，电路特别设计了一个放电端电端电端电端D D（7 7脚）。当基本脚）。当基本脚）。当基本脚）。当基本RSRS触发器的触发器的触发器的触发器的 =1=1时，放电三极管时，放电三极管时，放
11、电三极管时，放电三极管VTVT导导导导通，外接电容元件可通过通，外接电容元件可通过通，外接电容元件可通过通，外接电容元件可通过VTVT放电。放电。放电。放电。第6页，共36页，编辑于2022年，星期一8.1.2 555定时器的工作原理定时器的工作原理分析如下：分析如下：分析如下：分析如下：在控制端在控制端在控制端在控制端5 5脚不外加控制电压和其他电阻且功能控制端脚不外加控制电压和其他电阻且功能控制端脚不外加控制电压和其他电阻且功能控制端脚不外加控制电压和其他电阻且功能控制端 R R R R 接高电平接高电平接高电平接高电平的情况下，电压比较器的情况下，电压比较器的情况下，电压比较器的情况下，
12、电压比较器A A的基准电压为的基准电压为的基准电压为的基准电压为 V VCCCC，B B的基准电压为的基准电压为的基准电压为的基准电压为 V VCCCC。1 1、当当当当6 6脚输入电平脚输入电平脚输入电平脚输入电平V Vi1i1 V VCCCC时时时时，基本，基本，基本，基本RSRS触发器的触发器的触发器的触发器的R R=1=1（因为（因为（因为（因为电压比较器电压比较器电压比较器电压比较器A A的同相输入电压高于反相输入电压）；当的同相输入电压高于反相输入电压）；当的同相输入电压高于反相输入电压）；当的同相输入电压高于反相输入电压）；当2 2脚输脚输脚输脚输入电平入电平入电平入电平V Vi
13、2i2 V VCCCC时，基本时，基本时，基本时，基本RSRS触发器的触发器的触发器的触发器的S S=0=0（因为电压比较器（因为电压比较器（因为电压比较器（因为电压比较器B B的反相输入电压高于同相输入电压），即此时的反相输入电压高于同相输入电压），即此时的反相输入电压高于同相输入电压），即此时的反相输入电压高于同相输入电压），即此时RSRS=10=10，基本，基本，基本，基本RSRS触发器的触发器的触发器的触发器的Q Q=0=0，Q Q Q Q=1=1，由于前提条件功能控制端接高电平，故，由于前提条件功能控制端接高电平，故，由于前提条件功能控制端接高电平，故，由于前提条件功能控制端接高电平
14、，故或门或门或门或门HH的输出仅取决于的输出仅取决于的输出仅取决于的输出仅取决于Q Q Q Q，Q Q Q Q为为为为1 1则或门则或门则或门则或门HH输出也为输出也为输出也为输出也为1 1，再经反相，再经反相，再经反相，再经反相器后使得器后使得器后使得器后使得3 3脚输出脚输出脚输出脚输出V Vo o为低电平为低电平为低电平为低电平0 0，同时三极管，同时三极管，同时三极管，同时三极管VTVT导通。概括地导通。概括地导通。概括地导通。概括地说就是，当说就是，当说就是，当说就是，当6 6脚和脚和脚和脚和2 2脚的输入电平与各自的基准电平相比较都高脚的输入电平与各自的基准电平相比较都高脚的输入电
15、平与各自的基准电平相比较都高脚的输入电平与各自的基准电平相比较都高时，时，时，时，3 3脚输出脚输出脚输出脚输出V Vo o=0=0，三极管，三极管，三极管，三极管VTVT导通。导通。导通。导通。第7页，共36页，编辑于2022年，星期一2 2、当当当当6 6脚输入电平脚输入电平脚输入电平脚输入电平V Vi1i1 V VCCCC（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器A A的同相输入电压的同相输入电压的同相输入电压的同相输入电压低于反相输入电压），低于反相输入电压），低于反相输入电压），低于反相输入电压），2 2脚输入电平脚输入电平脚输入电平脚输入电平V Vi2i2 V VCC
16、CC（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器B B的同相输入电压高于反相输入电压）时，的同相输入电压高于反相输入电压）时，的同相输入电压高于反相输入电压）时，的同相输入电压高于反相输入电压）时，RSRS=01=01，Q Q=1=1，Q Q Q Q=0=0，或门，或门，或门，或门HH输出为输出为输出为输出为0 0，经反相器后使得，经反相器后使得，经反相器后使得，经反相器后使得3 3脚输出脚输出脚输出脚输出V Vo o为高电平为高电平为高电平为高电平1 1，同，同，同，同时三极管时三极管时三极管时三极管VTVT截止。概括地说就是，当截止。概括地说就是，当截止。概括地说就是，当截止。
17、概括地说就是，当6 6脚和脚和脚和脚和2 2脚的输入电平与脚的输入电平与脚的输入电平与脚的输入电平与各自的基准电平相比较都低时，各自的基准电平相比较都低时，各自的基准电平相比较都低时，各自的基准电平相比较都低时，3 3脚输出脚输出脚输出脚输出V Vo o=1=1，三极管，三极管，三极管，三极管VTVT截截截截止。止。止。止。3 3、当当当当6 6脚输入电平脚输入电平脚输入电平脚输入电平V Vi1i1 V VCCCC（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器A A的同相输入电压的同相输入电压的同相输入电压的同相输入电压低于反相输入电压），低于反相输入电压），低于反相输入电压），低于
18、反相输入电压），2 2脚输入电平脚输入电平脚输入电平脚输入电平V Vi2i2 V VCCCC（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器（即电压比较器B B的同相输入电压低于反相输入电压）时，的同相输入电压低于反相输入电压）时，的同相输入电压低于反相输入电压）时，的同相输入电压低于反相输入电压）时，RSRS=00=00，Q Q状态不状态不状态不状态不变，变，变，变，3 3脚输出脚输出脚输出脚输出V Vo o也处于保持状态，三极管也处于保持状态，三极管也处于保持状态，三极管也处于保持状态，三极管VTVT也保持原状态。也保持原状态。也保持原状态。也保持原状态。第8页，共36页，编辑于2022年，星期
19、一根据上述分析可总结出根据上述分析可总结出根据上述分析可总结出根据上述分析可总结出555555555555定时器的功能见下表定时器的功能见下表定时器的功能见下表定时器的功能见下表 TH(Vi1)(Vi2)Vo三极管VT00导通 VCC VCC10导通 VCC VCC11截止 VCC VCC1原状态原状态即：都高出低、都低出高、中间保持即：都高出低、都低出高、中间保持即：都高出低、都低出高、中间保持即：都高出低、都低出高、中间保持第9页，共36页，编辑于2022年，星期一8.2 施密特触发器施密特触发器8.2.1 8.2.1 施密特触发器的施密特触发器的施密特触发器的施密特触发器的电路组成电路组
20、成电路组成电路组成 及工作原理及工作原理及工作原理及工作原理 8.2.2 8.2.2 施密特触发器的主要应用施密特触发器的主要应用施密特触发器的主要应用施密特触发器的主要应用 第10页，共36页，编辑于2022年，星期一8.2.1 施密特触发器的电路组成及施密特触发器的电路组成及工作原理工作原理 施密特触发器具有两个稳定状态，即输出为高电平或低电平施密特触发器具有两个稳定状态，即输出为高电平或低电平施密特触发器具有两个稳定状态，即输出为高电平或低电平施密特触发器具有两个稳定状态，即输出为高电平或低电平均可稳定，均可稳定，均可稳定，均可稳定，由由由由555555定时器构成的施密特触发器电路如下图
21、所示：定时器构成的施密特触发器电路如下图所示：定时器构成的施密特触发器电路如下图所示：定时器构成的施密特触发器电路如下图所示：图中，图中，图中，图中，5 5脚通过一个脚通过一个脚通过一个脚通过一个0.01F0.01F的电容接地，所的电容接地，所的电容接地，所的电容接地，所以两个电压比较器以两个电压比较器以两个电压比较器以两个电压比较器A A、B B的基准电压分别为的基准电压分别为的基准电压分别为的基准电压分别为 V VCCCC和和和和 V VCCCC。555第11页，共36页，编辑于2022年，星期一 已知输入已知输入已知输入已知输入u ui i的波形，的波形，的波形，的波形，根据根据根据根据
22、555555定时定时定时定时器的功能器的功能器的功能器的功能“都高出都高出都高出都高出0 0、都、都、都、都低出低出低出低出1 1、中间、中间、中间、中间保持保持保持保持”,”,可画可画可画可画出输出出输出出输出出输出u uo o的的的的波形。波形。波形。波形。第12页，共36页，编辑于2022年，星期一施密特触发器电压传输特性：施密特触发器电压传输特性：施密特触发器电压传输特性：施密特触发器电压传输特性：V VTHTH：上限电平（正：上限电平（正：上限电平（正：上限电平（正向阈值电平）向阈值电平）向阈值电平）向阈值电平）V VTLTL：下限电平（负向下限电平（负向下限电平（负向下限电平（负向
23、阈值电平）阈值电平）阈值电平）阈值电平）此时此时此时此时V VTH TH=V VCCCC，V VTL TL=V VCCCC，把两者的差，把两者的差，把两者的差，把两者的差称为回差电压称为回差电压称为回差电压称为回差电压U UT T，即即即即UT =VTH-VTL 施密特触发器存在回差电压的现象称为电路传输的施密特触发器存在回差电压的现象称为电路传输的施密特触发器存在回差电压的现象称为电路传输的施密特触发器存在回差电压的现象称为电路传输的滞后特性滞后特性滞后特性滞后特性。通常回差电压越。通常回差电压越。通常回差电压越。通常回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强，但灵敏度也会相应降低。大，施密特
24、触发器的抗干扰性越强，但灵敏度也会相应降低。大，施密特触发器的抗干扰性越强，但灵敏度也会相应降低。大，施密特触发器的抗干扰性越强，但灵敏度也会相应降低。第13页，共36页，编辑于2022年，星期一8.2.2 施密特触发器的主要应用施密特触发器的主要应用1 1、波形变换、波形变换、波形变换、波形变换 施密特触发器可以将任何符合特施密特触发器可以将任何符合特施密特触发器可以将任何符合特施密特触发器可以将任何符合特定条件的输入信号变换为矩形波输出。定条件的输入信号变换为矩形波输出。定条件的输入信号变换为矩形波输出。定条件的输入信号变换为矩形波输出。8.2.18.2.18.2.18.2.1中图就是一个
25、将不规则的模拟信中图就是一个将不规则的模拟信中图就是一个将不规则的模拟信中图就是一个将不规则的模拟信号波形转换为规则的矩形波的实例。号波形转换为规则的矩形波的实例。号波形转换为规则的矩形波的实例。号波形转换为规则的矩形波的实例。施密特触发器还可以将正弦波、三角施密特触发器还可以将正弦波、三角施密特触发器还可以将正弦波、三角施密特触发器还可以将正弦波、三角波等其他波形变换成矩形波，如左图波等其他波形变换成矩形波，如左图波等其他波形变换成矩形波，如左图波等其他波形变换成矩形波，如左图所示。图中矩形波的脉冲宽度可以通所示。图中矩形波的脉冲宽度可以通所示。图中矩形波的脉冲宽度可以通所示。图中矩形波的脉
26、冲宽度可以通过改变回差电压的大小加以调节。过改变回差电压的大小加以调节。过改变回差电压的大小加以调节。过改变回差电压的大小加以调节。第14页，共36页，编辑于2022年，星期一2 2、波形整形、波形整形、波形整形、波形整形 图图图图(a)(a)中，若取中，若取中，若取中，若取V VTL1TL1为下限电平，则整为下限电平，则整为下限电平，则整为下限电平，则整形后的波形如图形后的波形如图形后的波形如图形后的波形如图(b)(b)所示，这样的结果显然所示，这样的结果显然所示，这样的结果显然所示，这样的结果显然不正确。原因是：由于回差电压较小，因不正确。原因是：由于回差电压较小，因不正确。原因是：由于回
27、差电压较小，因不正确。原因是：由于回差电压较小，因而并未完全消除掉输入数字信号顶端的毛而并未完全消除掉输入数字信号顶端的毛而并未完全消除掉输入数字信号顶端的毛而并未完全消除掉输入数字信号顶端的毛刺，只是通过整形使其在输出中表现为三刺，只是通过整形使其在输出中表现为三刺，只是通过整形使其在输出中表现为三刺，只是通过整形使其在输出中表现为三个低电平矩形脉冲。若适当地增大回差电个低电平矩形脉冲。若适当地增大回差电个低电平矩形脉冲。若适当地增大回差电个低电平矩形脉冲。若适当地增大回差电压，如图压，如图压，如图压，如图(a)(a)中取中取中取中取V VTL2TL2为下限电平，则整为下限电平，则整为下限电
28、平，则整为下限电平，则整形后的波形如图形后的波形如图形后的波形如图形后的波形如图(c)(c)所示，显然干扰毛刺已所示，显然干扰毛刺已所示，显然干扰毛刺已所示，显然干扰毛刺已被完全消除，此时只需在输出端接一个反相器，被完全消除，此时只需在输出端接一个反相器，被完全消除，此时只需在输出端接一个反相器，被完全消除，此时只需在输出端接一个反相器，就可以把变了形的就可以把变了形的就可以把变了形的就可以把变了形的数字信号数字信号数字信号数字信号1 1波形整形为整波形整形为整波形整形为整波形整形为整齐的正向矩形波了。齐的正向矩形波了。齐的正向矩形波了。齐的正向矩形波了。注意：回差电压的大小必须根注意：回差电
29、压的大小必须根注意：回差电压的大小必须根注意：回差电压的大小必须根据实际情况适当调整，此处如据实际情况适当调整，此处如据实际情况适当调整，此处如据实际情况适当调整，此处如果回差电压选择过大，将会导果回差电压选择过大，将会导果回差电压选择过大，将会导果回差电压选择过大，将会导致有效信号被湮没，同样起不致有效信号被湮没，同样起不致有效信号被湮没，同样起不致有效信号被湮没，同样起不到波形整形的目的。到波形整形的目的。到波形整形的目的。到波形整形的目的。第15页，共36页，编辑于2022年，星期一3 3、幅度鉴别、幅度鉴别、幅度鉴别、幅度鉴别 施密特触发器的翻转取决于施密特触发器的翻转取决于施密特触发
30、器的翻转取决于施密特触发器的翻转取决于输入信号是否高于上限电平输入信号是否高于上限电平输入信号是否高于上限电平输入信号是否高于上限电平V VTHTH和是否低于下限电平和是否低于下限电平和是否低于下限电平和是否低于下限电平V VTLTL。如果希。如果希。如果希。如果希望将幅度大于望将幅度大于望将幅度大于望将幅度大于V VTHTH的波鉴别出来，的波鉴别出来，的波鉴别出来，的波鉴别出来，这时施密特触发器就成为这时施密特触发器就成为这时施密特触发器就成为这时施密特触发器就成为幅度鉴别幅度鉴别幅度鉴别幅度鉴别器（简称鉴幅器）器（简称鉴幅器）器（简称鉴幅器）器（简称鉴幅器）。如左图所示，。如左图所示，。如
31、左图所示，。如左图所示，当输入脉冲幅度大于当输入脉冲幅度大于当输入脉冲幅度大于当输入脉冲幅度大于V VTHTH时，时，时，时，555555定时器的定时器的定时器的定时器的6 6脚和脚和脚和脚和2 2脚电压都高于其基脚电压都高于其基脚电压都高于其基脚电压都高于其基准电压，此时输出端就有负脉冲出准电压，此时输出端就有负脉冲出准电压，此时输出端就有负脉冲出准电压，此时输出端就有负脉冲出现；而当输入脉冲幅度小于现；而当输入脉冲幅度小于现；而当输入脉冲幅度小于现；而当输入脉冲幅度小于V VTLTL时，时，时，时，555555定时器的定时器的定时器的定时器的6 6脚和脚和脚和脚和2 2脚电压都低于其脚电压
32、都低于其脚电压都低于其脚电压都低于其基准电压，输出端为高电平，相当于基准电压，输出端为高电平，相当于基准电压，输出端为高电平，相当于基准电压，输出端为高电平，相当于没有脉冲输出。这样，没有脉冲输出。这样，没有脉冲输出。这样，没有脉冲输出。这样，可以从输出可以从输出可以从输出可以从输出端是否出现负脉冲来判断输入信端是否出现负脉冲来判断输入信端是否出现负脉冲来判断输入信端是否出现负脉冲来判断输入信号幅度是否超过一定值。号幅度是否超过一定值。号幅度是否超过一定值。号幅度是否超过一定值。第16页，共36页，编辑于2022年，星期一8.3 单稳态触发器单稳态触发器8.3.1 8.3.1 单稳态触发器的单
33、稳态触发器的单稳态触发器的单稳态触发器的电路组成电路组成电路组成电路组成 及工作原理及工作原理及工作原理及工作原理 8.3.2 8.3.2 单稳态触发器的主要应用单稳态触发器的主要应用单稳态触发器的主要应用单稳态触发器的主要应用 第17页，共36页，编辑于2022年，星期一8.3.1 单稳态触发器的电路组成及单稳态触发器的电路组成及工作原理工作原理 单稳态触发器是输出单稳态触发器是输出单稳态触发器是输出单稳态触发器是输出只有一个稳定状态的电路。只有一个稳定状态的电路。只有一个稳定状态的电路。只有一个稳定状态的电路。它在无外加触发信号时处它在无外加触发信号时处它在无外加触发信号时处它在无外加触发
34、信号时处于于于于稳态稳态稳态稳态，在外加触发信号，在外加触发信号，在外加触发信号，在外加触发信号作用下，电路从稳态进入作用下，电路从稳态进入作用下，电路从稳态进入作用下，电路从稳态进入到到到到暂态暂态暂态暂态。暂态是一个不。暂态是一个不。暂态是一个不。暂态是一个不能长久保持的状态，经能长久保持的状态，经能长久保持的状态，经能长久保持的状态，经过一段时间后，电路又过一段时间后，电路又过一段时间后，电路又过一段时间后，电路又会自动返回到稳态。会自动返回到稳态。会自动返回到稳态。会自动返回到稳态。由由由由555555定时器构成的单稳态触定时器构成的单稳态触定时器构成的单稳态触定时器构成的单稳态触发器
35、电路如右图所示：发器电路如右图所示：发器电路如右图所示：发器电路如右图所示：第18页，共36页，编辑于2022年，星期一 下面是单稳态电路内部详图，图中下面是单稳态电路内部详图，图中下面是单稳态电路内部详图，图中下面是单稳态电路内部详图，图中R R、C C是外接定时元件，是外接定时元件，是外接定时元件，是外接定时元件，R Rp p、C Cp p构成了输入回路的微分构成了输入回路的微分构成了输入回路的微分构成了输入回路的微分环节，其作用是使输入信号环节，其作用是使输入信号环节，其作用是使输入信号环节，其作用是使输入信号u ui i的负脉冲宽度的负脉冲宽度的负脉冲宽度的负脉冲宽度t tp p限制在
36、允许的范围内，即经过微分电路后变成限制在允许的范围内，即经过微分电路后变成限制在允许的范围内，即经过微分电路后变成限制在允许的范围内，即经过微分电路后变成尖脉冲信号，如果输入尖脉冲信号，如果输入尖脉冲信号，如果输入尖脉冲信号，如果输入u ui i的宽度小于输出的宽度小于输出的宽度小于输出的宽度小于输出u uo o的宽度的宽度的宽度的宽度T TWW，则，则，则，则R Rp p、C Cp p可以省略。可以省略。可以省略。可以省略。第19页，共36页，编辑于2022年，星期一工工工工作作作作过过过过程程程程1 1、稳态（未加触发信号之前）。稳态（未加触发信号之前）。稳态（未加触发信号之前）。稳态（未
37、加触发信号之前）。当单稳态触发器无当单稳态触发器无当单稳态触发器无当单稳态触发器无触发信号时，触发信号时，触发信号时，触发信号时，u ui i=1=1。接通电源。接通电源。接通电源。接通电源V VCCCC的瞬间，电路有一的瞬间，电路有一的瞬间，电路有一的瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源个稳定的过程，即电源个稳定的过程，即电源个稳定的过程，即电源V VCCCC通过电阻通过电阻通过电阻通过电阻R R对电容对电容对电容对电容C C充电，充电，充电，充电，当当当当u uC C上升到上升到上升到上升到 V VCCCC时，比较器时，比较器时，比较器时，比较器A A的输出为的输出为的输出为的输出为1 1（
38、因为其同（因为其同（因为其同（因为其同相输入电压高于反相输入电压），也就是基本相输入电压高于反相输入电压），也就是基本相输入电压高于反相输入电压），也就是基本相输入电压高于反相输入电压），也就是基本RSRS触发触发触发触发器的器的器的器的R R=1=1，而比较器，而比较器，而比较器，而比较器B B的输出为的输出为的输出为的输出为0 0（因为（因为（因为（因为u ui i V VCCCC，则，则，则，则其同相输入电压低于反相输入电压），即其同相输入电压低于反相输入电压），即其同相输入电压低于反相输入电压），即其同相输入电压低于反相输入电压），即S S=0=0，此时，此时，此时，此时RSRS=10
39、=10，这使得基本这使得基本这使得基本这使得基本RSRS触发器的触发器的触发器的触发器的Q Q Q Q=1=1，输出，输出，输出，输出u uo o=0=0（都（都（都（都高出低），同时三极管高出低），同时三极管高出低），同时三极管高出低），同时三极管VTVT导通，这时电容导通，这时电容导通，这时电容导通，这时电容C C开始通过开始通过开始通过开始通过VTVT放电，直至放电到放电，直至放电到放电，直至放电到放电，直至放电到6 6脚的电平脚的电平脚的电平脚的电平V Vi1i1=0=0 V VCCCC，而由于，而由于，而由于，而由于仍没有触发信号仍没有触发信号仍没有触发信号仍没有触发信号u ui i
40、，故，故，故，故2 2脚电平脚电平脚电平脚电平u ui i仍大于仍大于仍大于仍大于 V VCCCC，即电路，即电路，即电路，即电路处于中间保持状态，故输出处于中间保持状态，故输出处于中间保持状态，故输出处于中间保持状态，故输出u uo o仍保持低电平，电路进仍保持低电平，电路进仍保持低电平，电路进仍保持低电平，电路进入稳定状态。这说明此时单稳态触发器的稳定状态是入稳定状态。这说明此时单稳态触发器的稳定状态是入稳定状态。这说明此时单稳态触发器的稳定状态是入稳定状态。这说明此时单稳态触发器的稳定状态是低电平低电平低电平低电平0 0。第20页，共36页，编辑于2022年，星期一工工作作过过程程2 2
41、、暂态（充电过程）。暂态（充电过程）。暂态（充电过程）。暂态（充电过程）。当触发信号当触发信号当触发信号当触发信号u ui i（负脉冲）到来（负脉冲）到来（负脉冲）到来（负脉冲）到来时，时，时，时，R Rp p、C Cp p微分后的负尖脉冲使得微分后的负尖脉冲使得微分后的负尖脉冲使得微分后的负尖脉冲使得2 2脚的电平脚的电平脚的电平脚的电平V Vi2i2低于比低于比低于比低于比较器较器较器较器B B的基准电平，同时由于的基准电平，同时由于的基准电平，同时由于的基准电平，同时由于u uC C为为为为0 0（前面已放电结束）（前面已放电结束）（前面已放电结束）（前面已放电结束），故，故，故，故6
42、6脚的电平脚的电平脚的电平脚的电平V Vi1i1也低于比较器也低于比较器也低于比较器也低于比较器A A的基准电平，所以输的基准电平，所以输的基准电平，所以输的基准电平，所以输出出出出u uo o=1=1（都低出高），三极管（都低出高），三极管（都低出高），三极管（都低出高），三极管VTVT截止。此时电源截止。此时电源截止。此时电源截止。此时电源V VCCCC开始通过电阻开始通过电阻开始通过电阻开始通过电阻R R向电容向电容向电容向电容C C充电，在充电，在充电，在充电，在u uC C未达到未达到未达到未达到 V VCCCC前，输前，输前，输前，输出出出出u uo o始终为始终为始终为始终为1
43、1，这个充电过程为电路的暂态过程。，这个充电过程为电路的暂态过程。，这个充电过程为电路的暂态过程。，这个充电过程为电路的暂态过程。3 3、恢复稳态（放电过程）。恢复稳态（放电过程）。恢复稳态（放电过程）。恢复稳态（放电过程）。随着充电的不断进行，当随着充电的不断进行，当随着充电的不断进行，当随着充电的不断进行，当u uC C略大于略大于略大于略大于 V VCCCC时，时，时，时，6 6脚的电平脚的电平脚的电平脚的电平V Vi1i1高于比较器高于比较器高于比较器高于比较器A A的基准电的基准电的基准电的基准电平；而此时由于平；而此时由于平；而此时由于平；而此时由于2 2脚的负尖脉冲早已过去，即脚
44、的负尖脉冲早已过去，即脚的负尖脉冲早已过去，即脚的负尖脉冲早已过去，即V Vi2i2也高于也高于也高于也高于比较器比较器比较器比较器B B的基准电平，故输出的基准电平，故输出的基准电平，故输出的基准电平，故输出u uo o为为为为0 0（都高出低），三（都高出低），三（都高出低），三（都高出低），三极管极管极管极管VTVT导通，电容导通，电容导通，电容导通，电容C C通过通过通过通过VTVT迅速放电，直至迅速放电，直至迅速放电，直至迅速放电，直至V Vi1i1=0=0，使，使，使，使得输出仍保持为得输出仍保持为得输出仍保持为得输出仍保持为0 0（中间保持），即电路又回到了原先（中间保持），即电
45、路又回到了原先（中间保持），即电路又回到了原先（中间保持），即电路又回到了原先的稳定状态，直到又有负脉冲的稳定状态，直到又有负脉冲的稳定状态，直到又有负脉冲的稳定状态，直到又有负脉冲u ui i到来。到来。到来。到来。第21页，共36页，编辑于2022年，星期一单稳态触发器工作波形单稳态触发器工作波形单稳态触发器工作波形单稳态触发器工作波形 (a)(a)输入波形；输入波形；输入波形；输入波形；(b)(b)V Vi2i2波形；波形；波形；波形；(c)(c)输出波形；输出波形；输出波形；输出波形；(d)(d)电容电容电容电容C C的充放电波形的充放电波形的充放电波形的充放电波形 T TWW：暂态持
46、续时间暂态持续时间暂态持续时间暂态持续时间 第22页，共36页，编辑于2022年，星期一 由以上分析可以看出，暂态持续的时间（也就是输出正由以上分析可以看出，暂态持续的时间（也就是输出正由以上分析可以看出，暂态持续的时间（也就是输出正由以上分析可以看出，暂态持续的时间（也就是输出正脉冲脉冲脉冲脉冲T TWW的宽度）仅取决于电阻的宽度）仅取决于电阻的宽度）仅取决于电阻的宽度）仅取决于电阻R R和电容和电容和电容和电容C C的大小，根据三要的大小，根据三要的大小，根据三要的大小，根据三要素公式素公式素公式素公式u u(t t)=)=u u()+()+u u(0(0+)-)-u u()e ()e ，
47、可求出时间，可求出时间，可求出时间，可求出时间t t（即（即（即（即暂态持续时间暂态持续时间暂态持续时间暂态持续时间T TWW）的表达式为）的表达式为）的表达式为）的表达式为 t t=RC RC ln ln 三要素公式中的三要素公式中的三要素公式中的三要素公式中的 为时间常数，它等于为时间常数，它等于为时间常数，它等于为时间常数，它等于RCRC。根据前面对根据前面对根据前面对根据前面对单稳态触发器工作过程的分析，可以得到，单稳态触发器工作过程的分析，可以得到，单稳态触发器工作过程的分析，可以得到，单稳态触发器工作过程的分析，可以得到，u uC C(0(0+)=0V)=0V，u uC C()=V
48、)=VCCCC，u uC C(t)=V(t)=VCCCC（即（即（即（即u uC C(T(TWW)=V)=VCCCC），将这），将这），将这），将这些数据带入上式中可得些数据带入上式中可得些数据带入上式中可得些数据带入上式中可得 T TWW=RC RC ln =ln =RC RC ln3=1.1ln3=1.1RCRC 即单稳态触发器的暂态正脉冲宽度为即单稳态触发器的暂态正脉冲宽度为即单稳态触发器的暂态正脉冲宽度为即单稳态触发器的暂态正脉冲宽度为 T TWW=1.1=1.1RCRC 第23页，共36页，编辑于2022年，星期一8.3.2 单稳态触发器的主要应用单稳态触发器的主要应用1 1、波形整
49、形、波形整形、波形整形、波形整形 在数字信号的采集、传输在数字信号的采集、传输在数字信号的采集、传输在数字信号的采集、传输过程中，经常会遇到不规则过程中，经常会遇到不规则过程中，经常会遇到不规则过程中，经常会遇到不规则的脉冲信号。这时，可将不的脉冲信号。这时，可将不的脉冲信号。这时，可将不的脉冲信号。这时，可将不规则的脉冲信号作为触发信规则的脉冲信号作为触发信规则的脉冲信号作为触发信规则的脉冲信号作为触发信号号号号u ui i加到单稳态触发器的输入加到单稳态触发器的输入加到单稳态触发器的输入加到单稳态触发器的输入端，合理选择定时元件端，合理选择定时元件端，合理选择定时元件端，合理选择定时元件R
50、 R和和和和C C的的的的参数，即可在其输出端产生标参数，即可在其输出端产生标参数，即可在其输出端产生标参数，即可在其输出端产生标准的脉冲信号，从而实现了波准的脉冲信号，从而实现了波准的脉冲信号，从而实现了波准的脉冲信号，从而实现了波形整形。形整形。形整形。形整形。第24页，共36页，编辑于2022年，星期一2 2、定时、定时、定时、定时 由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度由于单稳态触发器能根据需要产生一定宽度T TWW的正脉冲输的正脉冲输的正脉冲输的正脉冲输出，因此常用作定时电路使用。即用计时开始信号去触发单稳态