第6章例题

【例1】分析图1所示多谐振荡器电路，写出正、负脉冲宽度表达式和振荡周期表达式。图1555定时器构成的多谐振荡器【解题方法指导】图示多谐振荡由单向导电的二极管限定电容充放电电流流向，VCC由RA经D1向电容充电，充电时间常数τA=RAC，电容由RB经D2和放电管放电，放电时间常数τB=RBC。根据RC电路三要素公式，充电和放电时间都可表示成下式)(tV)(V(0)V)(VlntPCCCCPτ。【解答】充电时输出高电平（正脉冲），vC从VCC/3上升到2VCC/3，因此输出正脉冲宽度为tPH=0.7RAC。放电时输出低电平，vC从2VCC/3下降到VCC/3，输出负脉冲宽度为tPL=0.7RBC。输出脉冲周期为T=tPH+tPL=0.7（RA+RB）C。因为RA+RB为常数，所以在调节脉冲占空比时，振荡周期不变。所以该电路是占空比可调的多谐振荡器。占空比q=tPH/T=RA/（RA+RB）。【例题2】图2所示555定时器应用电路。①分析定时器用于什么电路；②若输入vIC在VCC/3～2VCC/3之间变化，输出vO频率如何变化。图2555定时器构成的压控振荡器【解题方法指导】①图示电路是一个多谐振荡器电路，输入电压仅改变电容积分的上下限电压，从而改变控振频率，是一个压控多谐振荡器。②输入控制电压vIC改变定时器内参考电压，VT+=vIC，VT-=vIC/2。振荡频率由时间常数和vIC决定。841R2D1RARBvCVCCvO0.01μFCR1R3D273655525841VCCvOvICR1R2CvC73655525TCCC21PHV)(V(0)V)(V)ClnR(Rt。将VC(∞)=VCC，VC（0）=vIC/2，VT+=vIC代入上式，vIC=VCC/3时，tPH=（R1+R2）Cln（5/4）≈0.22（R1+R2）C。vIC=2VCC/3时，tPH=（R1+R2）Cln2≈0.7（R1+R2）C。TCCC2PLV)(V(0)V)(VClnRt。代入VC(∞)=0，VC(0)=vIC，VT-=vIC/2，得tPL=R2Cln2≈0.7R2C。所以，vIC=VCC/3时，振荡周期T1T1=0.22（R1+R2）C+0.7R2C，振荡频率fO1=1/T1。vIC=2VCC/3时，振荡周期T2T2=0.7（R1+R2）C+0.7R2C，振荡频率fO2=1/T2。显然，vIC小fO高，vIC大则fO低。【解答】图示电路是压控振荡器，控制电压vIC增大，振荡频率fO减小。【例3】图3所示由555定时器组成的脉冲宽度调制（PWM）电路，输入调制信号vI在VCC/3～2VCC/3之间变化，试分析电路输出（vO）脉冲宽度的变化范围，並确定触发信号vI的最小周期和幅度。图3555定时器构成的PWM电路及波形【解题方法指导】图示电路中，定时器用作为单稳态触发器。在触发输入端加触发脉冲vI，电路进入暂稳态，输出vO高电平。输出高电平持续时间（即暂稳态时间）由时间常数RC和定时器阈值电压共同决定。因为控制输入端接调制信号vIC，所以定时器阈值电压与vIC有关。【解答】当vIC=VCC/3时，电容充电从0V开始，充电到VCC/3结束，输出脉宽tW=RCln（3/2）≈0.4RC。当vIC=2VCC/3时，电容充电到2VCC/3结束，输出脉宽tW=RCln3≈1.1RC。可见，输出调制脉宽在0.4RC～1.1RC之间变化。触发脉冲应在电路进入稳态后才可再次输入，即触发脉冲周期不能小于1.1RC，触发信号负脉冲宽度不能大于0.4RC。841tttVCCvICvItWvOvOvICvIvCRC73655525CCV32CCV31【例题4】图4所示555定时组成的多谐振荡器，RB=20kΩ，问①RA=20kΩ能否产生对称方波；②要使电路能振荡，RA最小值为多少？图4555定时器构成的多谐振荡器【解答】①RA=20kΩ时电路不能振荡，从而更谈不到对称方波。不能振荡的原因是电容放电终值为CCBABVRRR，当RA=20kΩ，电容放电终值为VCC/2，大于负向阈值电压VT-=VCC/3，电路状态不能翻转，电容端电压始终为VCC/2。②要使电路能够振荡，电容放电终值必须小于VCC/3，即RB/(RA+RB)＜1/3。所以，电路要能振荡RA必须大于40kΩ。【思考题】两片555定时器组成的电路如题图5所示。(1)在图示元件参数条件下，估算vO1和vO2端的振荡周期T各为多少？(2)定性画出vO1，vO2的波形，说明电路具备何种功能？题图5将振荡器Ⅰ的输出电压uo1，接到振荡器Ⅱ中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器Ⅱ振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器Ⅱ停止震荡。841RBVCCvORAC0.1μFvC736555251278435vO1100k1268435+5VvO25556755510k10k5k0.01μ5μC1R1uo184736555Ⅰ2510.01μFuo1VCCR2(a)电路(b)工作波形C2R3uo284736555Ⅱ2510.01μFuo2R4C