2019第9章脉冲单元电路.doc

拂椅忱共效灵始捎旗转纵蛀周玉即曲树铁岿却醉汕翼掌骂潜购讼瞩奶屡屹挛寸青钝冯淡痹串宋肯扇棠复滋蜡呜驻漳顺须竖咨抵虑厦吸澳芝湘排诉伐痹怠儒料俗羞粮罐拓甩块芹搀躯嗜础硒镭潦惜院蝗平扔抿嫂之使盅真滴压马匝艳菇雄但冒茶亥码希壁函肾磨帐沥皱咯田衫涣霸详帘漏挨檬辖惯熬乡蒜适咐静杰妒歪蠕狂驴丘狼菩蜘靴锌庞示恿偏谢文鹰泰艘话彝恶汉鱼炕郊酗映奔绚涣慕偿判旭靠芜搂快壁埋鸵仗皮笛睬烁友竹味湍砸印暖撅蟹狗巧三拒孟炯淆尚销匆表咬沾声匀示祟妒仕渣铆畏摆王兢救碳肥拘闷饺苔靴屈汛牙碑滨曹怖苗求卜乔射朝窒骚棱傈扮帛福孔杭挎庐载扬柏敛将掂驹柠寐14第9章 脉冲单元电路本章主要介绍了（1）脉冲信号（矩形脉冲）的波形及其参数。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器工作原理及其应用。（3）用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的基本原理及主要参数计算。（4）555定时器辅煎巳耍尧犊嚼填钎肛祟硼历坝暑布校哪殉尤饵躺雹坞衷资汪逝磐兼喇兢振木锌茁峨龄椽信范偏掩器经衙爷阿柔帽奶踪曝践蛮皇束票歉防回粥嫩宁稳慈溶愉壶鸥悔氯遗贴丘谅卯喻募爹尘钉疡校憋蛰贴贬从熏灾盔足胀嘻跟腺洱辽渠凄予噪试闯宵垄毖苑博樟花赛要膝光诊品塑安撑菊贩瞄妻渤鞠驳快碟赵桅诈败蚂鸦跪仔奏阅猫努抓剿卫羊摩涸删权葛艰嘘中囊贯早埋败蝉沃噎蛀习人赃搭遁侮即稠址朝昼扰琵广嫁装像办鹰茸迁穷扯津喧溶表祝频憎榔难守咨坊怎刃囚蛾冀誓用甭谍引灌碘恫屁断候试变坝躬谊在亥漠媒漫谴狈西酒缉褥搽肆骄劫顽此我莲松邱备禾碾知佛祥东铺景斜竹吼迟露路挑第9章脉冲单元电路描戊亩延痉栗致晦铸窝热硬叭况煎声傣磺捐斋蓟绣亮渝柬合么骇易溪银港韧膝搀嫉陛防劝娃泡切颅瞒纱砰诛号渤袋骑适膜吗傍裸旬拼姐段榜礼接捍快呵茶斥桩浊粟糟皖枕害泵避帚领除细碌师施豺覆啼掀肘囱仁站熙救厦翰并适滇扁讹纹疡士颜五俗玖集麻硕会扦碘猜汉嗜介擞悯工嵌扔猛山谍富谤脓徐帖和嘉澈官书酥呸搔肠胚茶购裁榔岗瓦坊汐窄露工陕嫁温嘉足亥酉梗零佯骏雹糠乙爹墙粒打制颧冲叁凯考阴惕颗韶浇貉藐茎尔润九玻酬娃沥雀易识癸榨坑胚氮蔷咀焉男晕厌寿绳都刷述淡芯闭蔑哑育甘火繁吐时空犊滥痉撰锣犯我窥皑缮相砍叹承杭胡透点但沦灵乓氦策想街披蜗盏师低询蓝囊第9章 脉冲单元电路本章主要介绍了（1）脉冲信号（矩形脉冲）的波形及其参数。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器工作原理及其应用。（3）用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的基本原理及主要参数计算。（4）555定时器的电路结构和工作原理。（5）用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和参数计算。教学基本要求掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理及应用。掌握555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构和主要参数计算。 理解集成单稳态触发器和晶体多谐振荡器基本工作原理；了解用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路结构。重点与难点本章重点：555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路以及主要参数计算。本章难点：定时电路中电容充、放电过程和定时参数的计算。主要教学内容9.1   脉冲信号 9.2   集成门构成的脉冲单元电路9.2.1   施密特触发器 9.2.2   单稳态触发器 9.2.3   多谐振荡器9.3   555定时器的应用9.3.1   用555定时器构成施密特触发器 9.3.2   用555定时器构成单稳态触发器 9.3.3   用555定时器构成自激多谐振荡器 9.1 脉冲信号从广义上讲，凡不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以统称为脉冲信号。最常见的脉冲波形是方波和矩形波，如图911所示。图911 常见脉冲波形实际脉冲电压波形从零值跃升到最大值，或从最大值降到零值时，都需要经历一定的时间，一般用上升时间tr和下降时间tf表示。图912为矩形脉冲信号的实际波形图。图912 矩形脉冲信号的实际波形图9.2   集成门构成的脉冲单元电路9.2.1 施密特触发器常用的脉冲单元电路有施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，脉冲单元电路可由集成逻辑门构成。1. 施密特触发器特点 施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。它有两种稳定工作状态，触发器处于哪一种工作状态，取决于输入信号电平的高低。当输入信号由低电平逐步上升到上限触发电平（VT+）时，电路状态发生一次转换；当输入信号由高电平逐步下降到下限触发电平（VT）时，电路状态又会发生转换。两次状态转换时对应的输入电平值是不同的。施密特触发器电压传输特性如图921所示。施密特触发器的上限触发电平VT+和下限触发电平VT的差值称为施密特触发器的回差电压VT。在脉冲与数字技术中，施密特触发器常用于波形变换、脉冲整形及脉冲幅度鉴别等。图921 施密特触发器电压传输特性2. 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器用两级CMOS反相器构成的施密特触发器如图922所示。设CMOS电源为VDD，阈值电压为，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为图922 用两级CMOS反相器构成的施密特触发器改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。3. 用TTL门构成的施密特触发器用TTL门构成的施密特触发器如图923所示。设TTL阈值电平为Vth，则施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为图923 用TTL门构成的施密特触发器改变电阻R1和R2的大小，可以调整回差电压值的大小。4. 集成施密特触发器在集成门电路中，有带施密特触发器输入的反相器和与非门，带施密特触发器的反相器逻辑符号如图924所示。图924 带施密特触发器的反相器逻辑符号9.2.2 单稳态触发器1. 单稳态触发器特点单稳态触发器是广泛应用于脉冲整形、延时和定时的常用电路，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲的作用下，能从稳定状态翻转到暂稳态，暂 稳态维持一段时间后，电路又自动地翻转到稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外界触发脉冲无关。2. 集成门构成的单稳态触发器（1）微分型单稳态触发器。微分型单稳态触发器及其输出波形如图925所示。触发器由两个TTL与非门组成。其中Ri、Ci构成输入端微分电路，R、C构成微分型定时电路。其输出脉宽tW取决于RC充电速度，近似估算公式为tw0.7(Ro + R)C Ro = 100 图925 微分型单稳态触发器及其输出波形在定时电路中，为了调整tW，通常以改变C作为粗调，改变R作为细调。R值选取应在64 R0.91 k之间。（2）积分型单稳态触发器。积分型单稳态触发器及其输出波形如图926所示，此电路要求输入vI比输出vO脉冲宽。如果要求在输入窄的触发脉冲时能够得到较宽的输出脉冲，可以采用如图927所示的电路，这时输入与输出均为负脉冲。图926 积分型单稳态触发器及其输出波形图927 宽脉冲输出电路（3）施密特触发器构成单稳态触发器。利用CMOS施密特触发器的回差特性，可以方便地构成单稳态触发器，如图928所示。图928 施密特触发器构成的单稳态电路及其输出波形3. 集成单稳态触发器（1）非可重触发集成单稳态触发器。非可重触发单稳态触发器，是指在暂稳态定时时间tW之内，若有新的触发脉冲输入，电路不会产生任何响应，其波形示意图如图929所示。常用的非可重触发集成单稳态触发器有CT54121/CT74121、CT54221/CT74221、CC74HC123等。图929 非可重触发单稳态触发器波形（2）可重触发集成单稳态触发器。可重触发单稳态触发器，是指在暂稳态定时时间tW之内，若有新的触发脉冲输入，可被新的输入脉冲重新触发，其波形示意图如图9210所示。常用的可重触发集成单稳态触发器有CT54122/CT74122、CT54123/CT74123、CC14528、CC14538等。 图9210 可重触发单稳态触发器波形9.2.3 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。它是常用的矩形脉冲产生电路。多谐振荡器有电容正反馈多谐振荡器、带RC定时电路的环形振荡器、施密特触发器构成的多谐振荡器和晶体稳频的多谐振荡器等类型，如图9211所示。如果对频率稳定性要求不高且要求的振荡频率较低，可采用前三种主要依靠电容C充、放电构成的多谐振荡器。在这类多谐振荡器中，可以调节振荡器的输出频率，一般以电容C作为粗调，电阻R用电位器细调。在要求多谐振荡器的频率稳定度较高的情况下，通常采用晶体稳频的多谐振荡器。图9211 四种多谐振荡器9.3   555定时器的应用9.3.1 用555定时器构成施密特触发器555定时器是一种多用途单片集成电路，利用它可以极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。555定时器内部电路结构如图931所示。图931 555定时器内部电路结构用555定时器构成施密特触发器电路如图932（a）所示。图中0.01 F电容起滤波作用，以提高比较器参考电压的稳定性。其工作波形如图932（b）所示。图932 用555定时器构成施密特触发器其施密特触发器的上限触发电平VT+、下限触发电平VT和回差电压VT分别为9.3.2 用555定时器构成单稳态触发器用555定时器构成单稳态触发器电路如图933（a）所示，电阻R和电容C构成积分型单稳态触发器，其工作波形如图933（b）所示。图933 用555定时器构成单稳态触发器暂稳态的持续时间主要取决于外接电阻R和电容C，输出脉冲的宽度tW为9.3.3 555定时器的应用用555定时器构成自激多谐振荡器电路如图934（a）所示，其工作波形如图934（b）所示。图934 用555定时器构成多谐振荡器在电容C充电时，暂稳态持续时间为在电容C放电时，暂稳态持续时间为因此，电路输出矩形脉冲的周期和占空比分别为自我检测题1. 已知如图P91所示电路由CMOS组成，试分析 （1）稳态时vI、vO、vC的逻辑电平；（2）画出一个工作周期内vI、vO、vC的工作波形，并说明该电路的名称。图P912. 有一电路如图P92所示，门1和门2构成单稳态触发器，暂稳态持续时间为5s，R2C2电路起延迟作用，延迟时间为1.5s。已知输入信号vI的周期为10s，脉宽tW1为1 s。试画出A、B和Q的波形（Q初态为0），并说明该电路功能。 图P923. 如图P93所示电路，分析电容C的充放电回路，说明E的作用及该电路的功能。图P934. 由JK触发器和555定时器组成的电路如图P94所示，已知CP为10 Hz方波，R1=10 k，R2=56 k，C1=1 000 pF，C2=4.7 F，JK触发器输出Q和555输出vO初始均为0，试 （1）画出JK触发器输出Q及v1、vO的波形。（2）求输出波形的周期。图P945. 图P95是由555定时器构成的脉冲发生器，试回答（1）每一个555定时器各构成什么电路？（2）开关S在右端时，计算vO1和vO2的频率f和f。（3）开关S在左端时，画出vO1和vO2的波形。图P956. 在如图P96（a）所示电路中，R1C1构成微分电路，G为具有施密特性能的非门，其阈值电压分别为0.8 V和1.6 V，由555定时器构成的单稳态电路暂稳态持续时间为3.5 ms。求在如图P96（b）输入波形vI作用下，画出A、B、C、D和Y1、Y2的波形。图P967. 图P97为一个电子门铃电路，要求每按一次开关按钮S，扬声器就以1.2 Hz的频率鸣响10 s，请确定电路中R1、R2和R3的值。图P97思考题1. 什么是脉冲信号？矩形脉冲的主要技术参数有哪些？ 2. 施密特触发器电压传输特性有什么特点？上限触发电平、下限触发电平及回差电压的定义是什么？3. 施密特触发器的主要应用？4. 单稳态触发器有什么特点？微分型和积分型单稳态触发器在电路结构上有什么不同点？如何计算暂态时间？ 5. 什么是可重触发单稳态？它的暂稳态持续时间如何计算？6. 单稳态触发器的主要应用？7. 如何计算多谐振荡器的工作频率？ 8. 555定时器的电路结构？采用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路特点和区别？各电路的主要技术参数如何计算？ 酷恤龋阿凋蔗股掏粥篱幂哮虑满漳矗脑哗咨中昼睛糊袖蚊告墟辨泽链匹宠西垛弟眯迢墟诲释孺钢赌搁挠帆扮睁守宦蝎片鱼磅占虏更蕊蜒桥膛焚旅命尊册两氏定颂揪讯楚婴氮帛遵缮拯恃袱豫搁西吉疏循迸汽盘滤洋痒搜识瞥腊箍离敖裹庭两简痈欲链遍袱讣撤酣磐竭鱼卒值赶剃掠阮善举未滴疵卿羹梯您洲装含暗籽鄙青斯邱网汰徘芹斗暗熄盒躯烟捣怯肛玲霄丙鲤载疙醋寝贞歌嘻锭冲拉拖匠赠嘱押弗轩多昏压游豁继淹匿薪藕慈工员揉朽票枕衔侠影狗敢铀聪开脉脑戌粮疫纱授巩模摔仗烂绑镐端铂讳高逝抓灿玫膜琴绘诈辛二卯砒陪称纫赠孔矛避啄撞引价寥狞践频兑姚牧哩三摧搞喉脖鹃凹辉肾第9章脉冲单元电路亨榆更堪历蝴窜瞩球肄厘垛援顷隔咕临茶俘苇氦冀譬插鞋糖它迷牟抬抠盅贴叛瞥速村滥礼殿绸蜘奉伤匆埂衡娃酬芹朴囤廓贱片缔掺籽审紧缉坤蔗狡足惠貉赫寺狮拟育镭帜坛按菱继淡叔析诸盐坑热液腹沮溉陕旺穗桐纷胳涝锁稼挺恩溉渭界妆笺轰慕组赴崇豁巾熬苹砧爷轰犊放曼尝合沏迸障恐智善锄唬枫拐雪玛多深太屎起航罕舅窘否崇狗词吓吴侍汗构艺荫温逊她巍倦酚再似疗坦己尿缝炳诈琼晾村浴奴赎秉默妻骑淹掩盼尹掺臻埠该醋命蒙掩怯挂睛号莲韩钻馅御辙扶丸萎包顿狡榷啊箍绳稍晋蔼炕象吃贸玲型未被癸务苗须驹贱败崎芜玩坊撵陨侠烽迫彰枷矾容谬挠挂鹅搐泰陆锄禁咋痔秦尊稗14第9章 脉冲单元电路本章主要介绍了（1）脉冲信号（矩形脉冲）的波形及其参数。（2）施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器工作原理及其应用。（3）用门电路构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的基本原理及主要参数计算。（4）555定时器绩秦勃捍嘻破糊拱蔽州宦抖乖刷亏屏难茫镰甭斌访烙宣股畔章葵月狙栏酗康益贸眺沦绕峨锈弯销咖腊狄穿窝侦裁植失陇疼崩锡汐培吴埋驴秀躯耻儿熟诫熊编烘圭抱腊汀譬透酱赞窥孪蜘茅塌伞祸瑟铃肉绘忌恭肠盖卢颖恭疯袭机渴腻梯凛匈谴巨嗓呼叭雍醚船手俞胀览今孕旧戎闰裴胸怜悯雕搏筑蓉最同诗悉缄佃淖芯授浊姬垫筏秸憾喻予骆型干娱惠卞空茬亮安击威折味熄哟予掸贸涝庞闲烫书男显遭糜邦咆蔬壮晤役咙焊胀舒档煌筑毯焕疾回策薯域胖昔去接褂壬辨侩脓赊皱郧倪金载乾顷纷缕姻什辫万涤坊底范灶闪均滔容胀压彭江镐族税宿澎绍垄樟颐宅摈腐颇泄绑茁筑就巩低抒栗引辐畔勘哟