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1、第9章 脉冲波形的产生与整形第1页，共93页，编辑于2022年，星期二一、矩形脉冲的获取方法一、矩形脉冲的获取方法1.直直接接产产生生：利利用用各各种种形形式式的的多多谐谐振振荡荡器器电电路路直直接产生所需要的矩形脉冲；接产生所需要的矩形脉冲；2.波形整形：波形整形：通过各种整形电路把已有的周期性通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。9.1 概述概述第2页，共93页，编辑于2022年，星期二tU(V)T0.5VomtW0.9Vom0.1VomtrtfVom二、矩形脉冲的主要参数二、矩形脉冲的主要参数占空比占空比q tw T。第3页，共
2、93页，编辑于2022年，星期二一、施密特触发器的特点一、施密特触发器的特点1、回差特性：、回差特性：输输入入从从低低电电平平到到高高电电平平时时转转折折电电平平，与与输输入入从从高高电电平平到到低低电电平平时的转折电平不同，电路有两个时的转折电平不同，电路有两个不同的阈值电压不同的阈值电压。2、内部存在正反馈过程：内部存在正反馈过程：在在电电路路状状态态转转换换时时，通通过过电电路路内内部部的的正正反反馈馈过过程程使使输输出出电电压压波波形形的边沿变得很陡。的边沿变得很陡。9.2 施密特触发器施密特触发器VTHVTL第4页，共93页，编辑于2022年，星期二分类：分类：门电路构成的门电路构成
3、的施密特触发器施密特触发器集成施密特触发器集成施密特触发器第5页，共93页，编辑于2022年，星期二二、门电路组成的施密特触发器二、门电路组成的施密特触发器11ViR1G2G1R2Vo1VoVi1、Vi=0Vi=0时时，Vi=0Vi=0，Vo1=1，Vo=0。电路正常工作条件：电路正常工作条件：R1R2；电路通过电路通过R2引入正反馈引入正反馈。G1，G2为CMOS反相器，门电路的阈值电压为：VTH=1/2VDD。第6页，共93页，编辑于2022年，星期二11ViR1G2G1R2Vo1VoVi2、vI从从0逐渐升高到逐渐升高到VDD时时当VI从0逐渐升高到使得VI =VTH时,电路发生正反馈,
4、如图所示:电路状态迅速转换为Vo=VOH VDDVI Vo1Vo正向阈值电压：VT+=（1+R1/R2）VTH正向阈值电压：VI上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平第7页，共93页，编辑于2022年，星期二11VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1负向阈值电压：VT-=（1-R1/R2）VTHVI Vo1Vo3.当VI从VDD逐渐下降到使得VI=VTH时,电路发生正反馈,如图所示:电路状态迅速转换为Vo=VOL 0负向负向阈值阈值电压：VI下降过程中电路状态发生转换时对应的输入电平回差电压：回差电压：第8页，共93页，编辑于2022年，星期二电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：同相输出
5、的施密特触发器反相输出的施密特触发器以V0 作输出端11VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1第9页，共93页，编辑于2022年，星期二定义回差电压定义回差电压：VT=VT+VT-通过改变通过改变R1和和R2的比值，可以调节的比值，可以调节VT+、VT-和回差电压的和回差电压的大小，但大小，但R1必须小于必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。正常工作。第10页，共93页，编辑于2022年，星期二0.71.4集成集成TTLTTL门组成的施密特触发器门组成的施密特触发器置置0保保持持保保持持置置1置置0施密特触发器原型电路施密特触发器原型电路第11页，
6、共93页，编辑于2022年，星期二施密特触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性vIVT+VT_vO00tt0vIvOVTHVTLVDD(a)工作波形工作波形(b)传输特性曲线传输特性曲线第12页，共93页，编辑于2022年，星期二三、集成施密特触发器三、集成施密特触发器第13页，共93页，编辑于2022年，星期二集成施密特触发器第14页，共93页，编辑于2022年，星期二输入端带有施密特触发器的集成逻辑门输入端带有施密特触发器的集成逻辑门 2.TTL集成施密特触发器74LS14 1.CMOS集成施密特触发器集成施密特触发器CC40106第15页，共93页，编辑于2022年，星期二施密特
7、触发器属于施密特触发器属于电平触发电路电平触发电路，当输入信号达到某一定电压值时，输出电，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。压会发生突变。施密特触发器有施密特触发器有两个阈值电压两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性。VTHVTLVTHVTLvovIvovI施密特触发器的工作特点：施密特触发器的工作特点：施密特触发器是一个施密特触发器是一个双稳态电路双稳态电路，当输入信号维持不变时，输出电压，当输入信号维持不变时，输出电压不会发生改变。不会发生改变。第16页，共9
8、3页，编辑于2022年，星期二四、施密特触发电路的应用四、施密特触发电路的应用1.波形变换波形变换:将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。第17页，共93页，编辑于2022年，星期二接口电路将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形整形电路把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲输入输出VT+VT-第18页，共93页，编辑于2022年，星期二2.脉冲整形：脉冲整形：在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。第19页，共93页，编辑于2022年，星期二vovI
9、vov vT2v vT1ttt合理选择回差电压消除合理选择回差电压消除信号上的干扰信号上的干扰第20页，共93页，编辑于2022年，星期二3.脉冲鉴幅：脉冲鉴幅：可在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大于某可在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大于某一定值的脉冲输出。一定值的脉冲输出。第21页，共93页，编辑于2022年，星期二4 用施密特触发器构成多谐振荡器用施密特触发器构成多谐振荡器第22页，共93页，编辑于2022年，星期二电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻R向电容充向电容充电。当充至时，输出跳变为低电平，电容
10、电。当充至时，输出跳变为低电平，电容C又经又经R开始放电。开始放电。对对TTL电路，电路，100R470第23页，共93页，编辑于2022年，星期二一、单稳态触发器的工作特点一、单稳态触发器的工作特点1、它有它有稳态稳态和和暂稳态暂稳态两个不同的工作状态；两个不同的工作状态；2、在在外外界界触触发发脉脉冲冲作作用用下下，能能从从稳稳态态翻翻转转到到暂暂稳稳态态，在在暂暂稳稳态态维持一段时间以后，再自动返回稳态；维持一段时间以后，再自动返回稳态；3、暂暂稳稳态态维维持持时时间间的的长长短短取取决决于于电电路路本本身身的的参参数数，与与触触发发脉脉冲的宽度和幅度无关。冲的宽度和幅度无关。由于具备这
11、些特点单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、由于具备这些特点单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)以及定时以及定时(产生固定时产生固定时间宽度的脉冲信号间宽度的脉冲信号)等。等。9.3 9.3 单稳态触发器单稳态触发器第24页，共93页，编辑于2022年，星期二稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回学习的重点学习的重点:为什么为什么会自动返回会自动返回?需需多少时间多少时间?图示暂稳态：图示暂稳态：第25页，共93页，编辑于2022年，星期二二、微分型单稳态触发器二、微分型单稳态触发器 单单稳
12、稳态态触触发发器器的的暂暂稳稳态态通通常常都都是是靠靠RC电电路路的的充充、放放电电过过程程来来维维持持的的。根根据据RC电电路路的的不不同同接接法法(即即接接成成微微分分电电路路形形式式或或积积分分电电路路形形式式)，又把单稳态触发器分为又把单稳态触发器分为微分型微分型和和积分型积分型两种。两种。分类：分类：门电路构成的门电路构成的单稳态触发器单稳态触发器集成单稳态触发器集成单稳态触发器微分型微分型积分型积分型第26页，共93页，编辑于2022年，星期二1、工作原理工作原理：1）稳稳态态：没没有有触触发发电电平平，vI为为低低电电平平，vO为为低低电电平平，vO1为为高高电电平平，电容电容C
13、上没有电压上没有电压(G1截止，截止，G2导通）。导通）。2）稳稳态态暂暂稳稳态态：当当vI正正跳跳变变，vO1由由高高电电平平到到低低电电平平，vI2为为低低电电平平，于于是是vO为为高高电电平平。即即使使vI触触发发信信号号撤撤除除，由由于于vO反反馈馈的的作作用用，vO1仍然为低电平仍然为低电平(G1导通，导通，G2截止）截止）。VIVo1VI2Vo第27页，共93页，编辑于2022年，星期二3)3)暂暂稳稳态态稳稳态态：电电容容C充充电电，vI2升升高高，当当vI2=VTH时时，电电路路引引入正反馈过程，返回稳态（入正反馈过程，返回稳态（G1G1截止，截止，G2G2导通）导通）4)4)
14、恢恢复复过过程程：最最终终vO=0，vO1=1，电电容容放放电电至至vI2=VDD进进入入稳态。稳态。第28页，共93页，编辑于2022年，星期二 2、电路的电压波形电路的电压波形第29页，共93页，编辑于2022年，星期二3、主要参数：脉冲宽度主要参数：脉冲宽度第30页，共93页，编辑于2022年，星期二电容充放电知识复习：电容充放电知识复习：(1)(1)电容两端的电压不能突变，电容两端的电压不能突变，VcVc（0 0）VcVc（0 0），电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与电容充放电需要时间，有过渡过程，其时间长短只与 RCRC有关有关,工程上取工程上取(4(45)；（2 2）开
15、始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当短路；充放电结束，电路处于稳态，充放电结束，电路处于稳态，C C支路电流为支路电流为0 0，阻抗很大，阻抗很大，相当开路；相当开路；（3 3）简单）简单RCRC电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；（4 4）在简单）在简单RCRC电路中电路中)(tvC=)(vC -)(vC)0(vC+et)()()0()(lntvvvvtCCCC-=+或或第31页，共93页，编辑于2022年，星期二三、积分型单稳态触发器三、积分型单稳态触发器1、工作原理工作原理稳稳态态：稳稳态态下下当当
16、vI=0，G1、G2同同时时截截止止，vO1、vA、vO均均为为高高电电平平，电容电容C上充电（上充电（G1，G2截止）。截止）。稳稳态态暂暂稳稳态态：当当VI输输入入正正脉脉冲冲后后，G1导导通通，vO1产产生生负负跳跳变变，由由于于电电容容电电压压不不能能突突变变，G2导导通通，使使vO=0，电电路路进进入入暂暂稳稳态态（G1，G2导导通）。通）。第32页，共93页，编辑于2022年，星期二暂稳态暂稳态稳态：稳态：在暂稳态随着电容放电，在暂稳态随着电容放电，VA下降。当下降。当VA=VTH时，时，G2截止，截止，VO回到高电平。回到高电平。恢复过程：恢复过程：待输入信号回到低电平，待输入信
17、号回到低电平，G1又截止，电容又开始充电，又截止，电容又开始充电，经过恢复时间经过恢复时间tre以后，电路达到稳态。以后，电路达到稳态。第33页，共93页，编辑于2022年，星期二2 2、工作电压的波形、工作电压的波形3、主要参数：脉冲宽度主要参数：脉冲宽度第34页，共93页，编辑于2022年，星期二四、四、集成单稳态触发器集成单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发被重复触发不可重复触发两种工作情况两种工作情况第35页，共93页，编辑于2022年，星期二 1.不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX1211G8G4
18、G1G2G3G5G6G7G9&B&1111RextRintCextRintCext/RextA1A2a触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器输出缓冲电路输出缓冲电路BCextRintCext/RextA1A2GNDNCNCNCVCCNC9.3.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器第36页，共93页，编辑于2022年，星期二(1)工作原理工作原理1G8G4G1G2G3G5G6G7G9&B&1111RextRintCextRintCext/RextA1A2a电电路路稳态稳态 :Q=0,0 01 10 00 00 0在暂稳态期间即使有触发信号输入，在在暂稳态期间即使有触发信
19、号输入，在a点不产生触发脉冲，只有等电路返回稳态点不产生触发脉冲，只有等电路返回稳态后，电路才会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器。后，电路才会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器。电电路路暂稳态暂稳态 :Q=1,输出脉冲宽度：输出脉冲宽度：tw0.7RC 第37页，共93页，编辑于2022年，星期二(2)功能表功能表74121功能表功能表 BCextRintCext/RextA1A2GNDNCNCNCVCCNC定时电容定时电容定时电阻定时电阻内部内部定时电阻定时电阻外部外部11A1A2BQ0X10X010XX00111X01111110XX0（3）电路连接）电路连接两种触发
20、方式两种触发方式 第38页，共93页，编辑于2022年，星期二 2.可重复触发的集成单稳态触发器可重复触发的集成单稳态触发器 74XX122第39页，共93页，编辑于2022年，星期二五、单稳态触发器的应用五、单稳态触发器的应用1.定时定时 twt w第40页，共93页，编辑于2022年，星期二 vOvAvIttttpitW2tw12.延时延时第41页，共93页，编辑于2022年，星期二RCCextCext/Rext7412174121vov vccB A1 A2vIC1DR 噪声噪声 vovIDCP(R)vovI如果噪声是宽度较窄的尖脉冲，而有用信号的宽度较宽如果噪声是宽度较窄的尖脉冲，而有
21、用信号的宽度较宽注意：单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度注意：单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度 而小于信而小于信号脉宽，才可消除噪声号脉宽，才可消除噪声3.消除噪声消除噪声第42页，共93页，编辑于2022年，星期二 1）多谐振荡器是一种自激方波振荡器多谐振荡器是一种自激方波振荡器 多谐振荡器多谐振荡器 VCC 开开关关电电路路 延时环节延时环节9.4 多谐振荡器多谐振荡器1、多谐振荡器的特点、多谐振荡器的特点2、多谐振荡器的基本组成、多谐振荡器的基本组成开关器件：开关器件：产生高、低电平产生高、低电平 反馈延迟环节：反馈延迟环节：利用利用RC电路的充放电特性实现延时，将电路的充放电特性实现
22、延时，将 输出电压恰当地反馈给输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态以获得所需要的振荡频率。开关器件使之改变输出状态以获得所需要的振荡频率。2）无稳态电路无稳态电路第43页，共93页，编辑于2022年，星期二6.4.1 对称式多谐振荡器对称式多谐振荡器可恰当地选取可恰当地选取RF1和和RF2的值，使反相器的静态工作点的值，使反相器的静态工作点P位于电压传位于电压传输特性的转折区。输特性的转折区。第44页，共93页，编辑于2022年，星期二第45页，共93页，编辑于2022年，星期二1.建立初态：建立初态：恰当选取恰当选取RF1和和RF2的值，使反相器的静态工作点的值，使反相器的静态工作点
23、P位于电压传输特性的转折区，位于电压传输特性的转折区，电源波动和外界干扰使电源波动和外界干扰使VI1有微小的正跳变，必有如下反馈：有微小的正跳变，必有如下反馈：使使Vo1迅速跳变为低电平，迅速跳变为低电平，Vo2迅速跳变为高电平，电路进入第迅速跳变为高电平，电路进入第1个暂稳态。个暂稳态。（G1导通，导通，G2截止）截止）VI1Vo1VI2Vo2一、一、工作原理工作原理第46页，共93页，编辑于2022年，星期二2.暂稳态暂稳态 暂稳态暂稳态：第第一一暂暂稳稳态态：vO1=0、vO2=1。电电容容C1充充电电,C2放放电电，C1经经R1和和RF2两两条条支支路路充充电电，所所以以充充电电速速度
24、度较较快快。当当vI2=VTH时时，形形成成正正反反馈馈过过程程，电路进入第二暂稳态。（电路进入第二暂稳态。（G1截止，截止，G2导通）导通）3.暂稳态暂稳态 暂稳态暂稳态：第第二二暂暂稳稳态态：vO1=1、vO2=0，电电容容C2充充电电,C1放放电电，当当vI1=VTH 时时，形形成成正反馈过程，正反馈过程，使使vO1减小，减小，vO2增大，电路返回第一暂稳态。增大，电路返回第一暂稳态。第47页，共93页，编辑于2022年，星期二二、工作波形二、工作波形第48页，共93页，编辑于2022年，星期二非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器第49页，共93页，编辑于2022年，星期二 9.4.2
25、施密特触发器构成多谐振荡器施密特触发器构成多谐振荡器CvovIR1vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻R向电容充向电容充电；随着充电的进行，电；随着充电的进行，VI上升，当上升，当VI=VT+时，输出跳变为低电平，电时，输出跳变为低电平，电容容C又经又经R开始放电；随着放电的进行，开始放电；随着放电的进行，VI下降，当下降，当VI=VT-时，输出时，输出跳变为高电平，电容跳变为高电平，电容C又充电。如此周而复始。又充电。如此周而复始。采用采用CMOS门电路门电路第50页，共93页，编
26、辑于2022年，星期二vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0t第51页，共93页，编辑于2022年，星期二9.4.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器周期周期T取决于取决于RC 和和 Vth，频率稳定性较差。频率稳定性较差。电路符号电路符号 阻抗频率特性阻抗频率特性 RF：使反相器工作在转折区：使反相器工作在转折区 石英晶体振荡器石英晶体振荡器优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源优点：振荡频率稳定性高，常用作基准信号源1、石英晶体振荡器电路、石英晶体振荡器电路振荡频率：石英晶体的标称频率振荡频率：石英晶体的标称频率石英晶体电抗频率特性：石
27、英晶体电抗频率特性：外加电压频率为外加电压频率为f f0 0时阻抗最小，所以频率为时阻抗最小，所以频率为f f0 0的电压信号最容易通过它，并在电路中形成正反馈，而频率不是的电压信号最容易通过它，并在电路中形成正反馈，而频率不是f f0 0的电压信号被衰减。的电压信号被衰减。第52页，共93页，编辑于2022年，星期二2.石英晶体振荡器作为时钟基准示例石英晶体振荡器作为时钟基准示例第53页，共93页，编辑于2022年，星期二 9.5.1 555定时器定时器 9.5.2 定时器应用举例定时器应用举例9.5 555定时器及其应用定时器及其应用 电路的组成电路的组成 用用555定时器组成定时器组成施
28、密特触发器施密特触发器 用用555定时器组成定时器组成单稳态触发器单稳态触发器 用用555定时器组成定时器组成多谐振荡器多谐振荡器 工作原理工作原理第54页，共93页，编辑于2022年，星期二9.5.1 5559.5.1 555定时器的电路结构和基本功能定时器的电路结构和基本功能 555555定时器的内部电路包括以下几部分定时器的内部电路包括以下几部分:两个电压比较器两个电压比较器:C1C1、C2C2;一个基本一个基本RSRS 触发器触发器;一个放电晶体管一个放电晶体管T T；由三个相等电阻组成的分压器由三个相等电阻组成的分压器;一个反相器等。一个反相器等。1.1.电路结构电路结构第55页，共
29、93页，编辑于2022年，星期二电阻分压器电压比较器基本RS触发器复位输入端(0)输出缓冲反相器集电极开路输出三极管TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)RS&5 k 5 k 5 k&1RDVCC(8)G1、电路结构、电路结构第56页，共93页，编辑于2022年，星期二低低电平触发端高高电平触发端电压控制端复位端低低电平有效放电端电源端516V输出端地v vo o+-8 84 45 56 62 27 71 13 31 1R RR RR RRbRbTHTHCOCOTRTRD DQ QQ Q+Vcc+VccR RD D C C1 1C C2 2T T第
30、57页，共93页，编辑于2022年，星期二电源电压范围电源电压范围:5V 16V555定时器的管脚图定时器的管脚图12345678555VCCD TH COGND TRVoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位第58页，共93页，编辑于2022年，星期二2.2.基本功能基本功能vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T 三个电阻构成的分压器给两个比较器提供三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压基准电压:分别为分别为 和和 。第59页，共93页，编辑于2022年，星期二001vo+-845627131RRRRbTHCOT
31、RDQQ+VccRD C1C2T第60页，共93页，编辑于2022年，星期二bTHCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22/3VCC1/3 VCC00011第61页，共93页，编辑于2022年，星期二THCOTRD+VccRDvo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/3VCC/311010b第62页，共93页，编辑于2022年，星期二THCOTRD+VccRDuo+-845627131RRRRQQC1C22VCC/3VCC/310110b第63页，共93页，编辑于2022年，星期二 综合以上的分析结果综合以上的分析结果,便可得到便可得到 555的功能
32、表的功能表:不变不变不变不变1导通导通01截止截止11导通导通00放电管放电管T输出输出(VO)复位复位(RD)TR(VI2)TH(VI1)输输 出出输输 入入第64页，共93页，编辑于2022年，星期二1.1.555 555定时器做施密特触发器定时器做施密特触发器施密特触发器的特点：施密特触发器的特点：（1 1）双稳态触发器，有两个稳定的状态；）双稳态触发器，有两个稳定的状态；（2 2）电平触发）电平触发电压达到某个值时电路状态翻转；电压达到某个值时电路状态翻转；（3 3）具有滞回电压传输特性）具有滞回电压传输特性回差特性回差特性 （两次翻转输入电平不同）；（两次翻转输入电平不同）；9.5.
33、2 5559.5.2 555定时器的基本应用定时器的基本应用 555定时器应用范围非常广泛，可以做定时器应用范围非常广泛，可以做施密特触发器、施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等。单稳态触发器、多谐振荡器等。第65页，共93页，编辑于2022年，星期二 电路电路：2 2，6 6端连在一起作为信号输入端端连在一起作为信号输入端+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2vIVcc1 vo1V VI I1/3V2/3V2/3VCCCC时，时，C1C1输出低电平，输出低电平，C2C2输出高电平，输出高电平，V VO O=0=0构成构成集电集电极开极开路型路型输出输出端。端。第66页，
34、共93页，编辑于2022年，星期二Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压控制电压调节回差调节回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3工作原理：工作原理：（a a）当）当V Vi i 0 0 时，由于比较器时，由于比较器 C C1 1=1=1、C C2 2=0=0，触发器置，触发器置 1 1，即，即Q Q1 1、0 0=Q Q，。升高时，在未到达升高时，在未到达 2V2Vcccc/3/3以前，以前，的状态不会改变。的状态不会改变。V VO O 1 1V Vi iV VO O 1 1V6=VTHV2=VTRVoT2/3 VCC1/3 VCC
35、0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC2/3 VCC1/3 VCC0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC2/3VCC时，Vo0，T导通，C放电。V6=VTHV2=VTRVoT2/3 VCC1/3 VCC0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC2/3 VCC1/3 VCC0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC2/3 VCC1/3 VCC0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC2/3 VCC1/3 VCC0导通1/3 VCC保持保持2/3 VCC1/3 VCC1截止2/3VCC tvi00vCt0vot 自动返回自动返回（V VI I1 1）:第77页，共93页，编辑于2022年，
36、星期二 由以上过程可以由以上过程可以看出看出:每来一次负每来一次负脉冲脉冲,vo 便输出一便输出一个正脉冲个正脉冲,其宽度其宽度 tW 由由 R C 决定决定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW第78页，共93页，编辑于2022年，星期二 输出脉冲宽度输出脉冲宽度t tw wt tw w是是VcVc从从0 0指数上升到指数上升到2V2VCCCC/3/3时所需的时间时所需的时间注意注意:t tw w宽度的增加，将降低定时精度和稳度。宽度的增加，将降低定时精度和稳度。t tw w 的范围为几秒到几分钟。的范围为几秒到几分钟。2/3VCCtvi
37、00vC0votttWt tw w1.1RC1.1RC第79页，共93页，编辑于2022年，星期二2/3VccvCvI(S)vO 在充电过程中在充电过程中v vI I 0 011变化变化,C1=1,C2=0/1,Q,C1=1,C2=0/1,Q保持为保持为1 1，电路状态不变，电路状态不变（T T截止，截止，C C保持充电状态）。保持充电状态）。多次触发时的情况：多次触发时的情况：故该电路为故该电路为不可重复触发不可重复触发型单稳态触发器：型单稳态触发器：第80页，共93页，编辑于2022年，星期二电路图：电路图：可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器+VccRDvo+-8456271
38、3RRRRQQC1C2RCvITbT1第81页，共93页，编辑于2022年，星期二可重复触发的单稳态触发器（续）可重复触发的单稳态触发器（续）+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作过程工作过程b.b.触发时触发时:a.a.稳态时稳态时:V VI I=1,T1=1,T1截止截止,电路状态同电路状态同普通单稳。普通单稳。V VI I=0=0，电路触发翻转，电路触发翻转，VoVo1 1V VI I=0=0期间期间,T1,T1导通导通,电容不能充电。电容不能充电。V VI I=1=1后，后，T1 T1截止截止,电容开始充电。电容开始充电。第82页，共93页，编辑于
39、2022年，星期二可重复触发的单稳态触发器（续）可重复触发的单稳态触发器（续）+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作过程工作过程（续）（续）c.c.重复触发时重复触发时:当当Vc2/3VVc2/3Vcc 2/3Vcc Q=0,Q=0,V VO O=0,=0,恢复稳态，恢复稳态，TT导通导通,电容放电电容放电第84页，共93页，编辑于2022年，星期二单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用一般用于一般用于定时定时定时定时（产生一定宽度的矩形波）（产生一定宽度的矩形波）整形整形整形整形（把不规则的波形转换成宽度、（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）幅度
40、都相等的波形）延时延时延时延时（把输入信号延迟一定时间后输出）（把输入信号延迟一定时间后输出）第85页，共93页，编辑于2022年，星期二1)1)定时、延时定时、延时定时、延时定时、延时2)2)整形整形整形整形第86页，共93页，编辑于2022年，星期二3.3.555555定时器做多谐振荡器定时器做多谐振荡器多谐振荡器的特点：多谐振荡器的特点：（1 1）不需外触发的自激振荡器；）不需外触发的自激振荡器；（2 2）无稳定状态，均为暂稳态；）无稳定状态，均为暂稳态；（3 3）矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。）矩形波中含有丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。第87页，共93页，编辑于20
41、22年，星期二外接外接R1,R2,C电路：电路：+VccRDvo+-84562713RRRRbQQC1C2TR1CR2第88页，共93页，编辑于2022年，星期二vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2 Vcc Vcc通过通过R1R1、R2R2向向C C充电充电,在在 V VC C 没有充电到没有充电到 2 2V VCCCC/3/3 之之 前前,V Vo o 保持保持 1 1 不变。不变。当当V VC C2 2V VCCCC/3/3时时 V Vo o由由1 1翻转为翻转为 0 0 。T T 导通导通 电容电容C C 经经R2R2、T T放电。放电。vC0t0tvoVCC/32VCC
42、/3t1t2t3当当VcVc降至降至V VCCCC /3/3时，使得时，使得 V Vo o回到回到 1 1 TT截止截止 电容电容C C 再充电再充电，进入循环进入循环.原理原理第89页，共93页，编辑于2022年，星期二VCC/32VCC/3所需的时间：所需的时间：3 3/1 1V VCC3 3/2 2lnln2 2V VC CR Rt tCCCCw2w2=0.70.7R R2 2C C第一个暂稳态的脉冲宽度第一个暂稳态的脉冲宽度t tw1w1 ，VcVc从从V VCCCC/3/3充电上升到充电上升到2V2VCCCC/3/3所需的时间：所需的时间：第二个暂稳态的脉冲宽度第二个暂稳态的脉冲宽度
43、t tw2w2 ，V Vc c从从2V2VCCCC/3/3放电下降到放电下降到 V VCCCC/3/33 3/2 23 3/1 1lnln)(2 21 1V VV VV VV VC CR RR Rt tCCCCCCCCCCCCCCCCw1w1-+=0.7(0.7(R R+R R)C C2 21 1vOtW2tW1vc第90页，共93页，编辑于2022年，星期二占占 空空 比：比：q=tw1/T=(R2+R1)/(2R2+R1)频频 率：率：f1.43/1TR12R2)C(振荡周期振荡周期：Ttw1tw2 0.7(R12R2)C第91页，共93页，编辑于2022年，星期二电路特点：电路特点：充放
44、电电路分开充放电电路分开充电路径：充电路径：tw1=RACln2放电路径：放电路径：tw2=RBCln2占空比：占空比：q=tw1/(tw1+tw2)=RA/(RA+RB)通过调节通过调节R2R2来调节占空比来调节占空比vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB占空比可调多谐振荡器占空比可调多谐振荡器:第92页，共93页，编辑于2022年，星期二本节小结：555定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其它各种实用电路。由于555定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，它在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。除555单定时器外，还有双定时器556、四定时器558等。第93页，共93页，编辑于2022年，星期二