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1、数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院第六章第六章 脉冲发生电路脉冲发生电路 脉冲发生电路产生数字系统中需要的各种矩形脉冲信号（如CP脉冲）。包括两类电路，振荡电路和整形电路。振荡电路能自行产生矩形脉冲信号，整形电路可以将不符合要求的脉冲波形整理变换成系统要求的脉冲信号。本章重点这两种电路：整形电路施密特触发器和单稳态触发器，脉冲发生电路多谐振荡器。并重点介绍由555定时器构成的上述电路的结构，工作原理及相关参数的计算。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院矩形脉冲信号的特性矩形脉冲信号的特性 时序逻辑电路中，作为时钟脉冲信号的矩形脉冲波，控制和协调着整个系统的工作。因此，其性能直接影响到系统能否
2、正常工作，为了定量描述矩形脉冲波的特性，常用的几个参数意义如下：数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院脉冲周期T：周期性脉冲序列，相邻脉冲之间的时间间隔。脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度tW：从脉冲前沿m到脉冲后沿m的时间上升时间tr：脉冲前沿m上升到m所需要的时间。下降时间tf：脉冲后沿m下降到m的时间。占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值。Q=tw/T 利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如周期和幅度的稳定性等。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院555555定时器定时器 555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地构
3、成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 CB555由比较器C1、C2，基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD，阻值为5K电阻构成的分压电路等组成。uI1是比较器C1的输入端，称阀值端，用TH标注。uI2是比较器C2的输入端，称触发端，用TR标注。VCO为控制电压输入端，和分压电路一起为比较器C1C2提供基准电平。悬空时，VR1=VCC/3，VR2=2VCC/3。外接电压时，则VR1=VCO，VR2=VCO/2。RD为复位输入端，低电平时，不管其他输入状态如何，输出为0因此，不用时，应接高电平。
4、数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 555定时器功能表 555定时器有TTL和CMOS两种，产品型号繁多，双极型产品型号的最后3位数码为555，CMOS品型号最后4位数码为7555，其功能和外部引脚的排列都完全相同。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 单稳态触发器 R、C为外接定时元件，输入触发信号uI加至TR端，控制端VCO悬空不用时接电容到地，以防干扰。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院稳态：无触发信号输入时，。若接通电源后触发器为0态，则TD导通，则 触发器保持保持0态，输出为0。若接通电源后触发器为1态，则TD截止，VCC 经R给C充电，当 ，触发器翻转为0态，TD导通，此后，触
5、发器保0态不变，输出保持0。因此，通电后电路自动停在0的稳态。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 暂稳态：外加触发信号，则有 ，触发器被置1，跳变为高电平1，电路进入暂稳态。与此同时，TD截止，VCC经R向C充电，当 ，若此时 ，则触发器被置0，电路又回到稳态。综上所述，可画出触发信号作用下 和 的波形图。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 若忽略TD的饱和压降，则 从0上升到2VCC/3的时间，即 的输出脉宽tH计算公式为：数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 施密特触发器 555定时器的两个输入端连在一起作为信号输入 ，即构成施密特触发器。工作原理分析如下：数字逻辑电路电子教案西北大学
6、信息学院当则当则Q保持1态不变，输出 保持高电平不变当则 从低电平0变化到高电平VOH正方向变化：从负方向变化时，当 触发器状态保持0态输出保持低电平不变。画出电压传输特性曲线。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院定义回差电压：输入信号的在回差电压范围内变化时，输出状态不变。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院多谐振荡器 555定时器构成的施密特触发器的输入接由定时元件R1、R2、C构成的外部电路，即构成多谐振荡器电路。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 第一暂稳态：假定电源接通瞬间，电容的初始电压值有 ，则 ，触发器置1，TD截止，电源电压通过R1R2给C充电，上升，电路进入第一暂稳态，此
7、时 。第二暂稳态：上升至2VCC/3时，触发器清0，TD导通，电容C通过R2和TD放电，下降，电路进入第二暂稳态，此时 。当 下降至1VCC/3时，触发器又置1，翻转为高电平，电容C充电，电路又进入第一暂稳态。周而复始，输出端产生周期性的脉冲信号。工作波形图示。数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 电容C的充电时间TH和放电时间TL各为：数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院电路的振荡周期为：输出脉冲的占空比:上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后，占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院 利用二极管D1和D2将电容器C的充放电回路分开，利用电位器调节实现占空比可调。图中，VCC通过R1、D1向C充电，充电时间为：电容C通过D2、R2及555定时器中的TD放电，放电时间为：数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院输出脉冲的占空比：调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。