脉冲波形的产生和整形

第10章脉冲信号的产生与整形学习要点：1.555定时器的工作原理及逻辑功能2.由555定时器构成单稳、多谐、施密特触发器的方法10.5555定时器及其应用10.5.1555定时器的电路结构及功能555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，多用于脉冲产生、整形及定时等。10.5555定时器及其应用1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ低电平触发端高电平触发端电压控制端复位端低电平有效放电端4.5～16V10.5.1555定时器的电路结构及功能1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ001①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。＞2VCC/3＞VCC/3000111&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。＜2VCC/3＞VCC/310011③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。1101&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。＜2VCC/3＜VCC/311100③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQCRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00uct02VCC/31&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ1&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳态电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。CR1uc847365552510.01μFuoVCCR2ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形10.5.4由555定时器构成的多谐振荡器接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。CR1uc847365552510.01μFuoVCCR2ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形第一个暂稳态的脉冲宽度tp1，即uc从VCC/3充电上升到2VCC/3所需的时间：tp1≈0.7(R1+R2)C第二个暂稳态的脉冲宽度tp2，即uc从2VCC/3放电下降到VCC/3所需的时间：tp2≈0.7R2C振荡周期：T＝tp1＋tp2≈0.7(R1＋2R2)C单稳态触发器在数字电路中一般用于定时（产生一定宽度的矩形波）、整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。单稳态触发器具有下列特点：（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。单稳态触发器单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。10.5.3由555定时器构成的单稳态触发器CRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00(a)电路(b)工作波形uct02VCC/3输出脉冲宽度tp。tp≈1.1RCCRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00(a)电路(b)工作波形uct02VCC/31&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ2VCC/3VCC/310100接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，uo＝0。这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。CRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00(a)电路(b)工作波形uct02VCC/31&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ＜2VCC/3＜VCC/311100ui到来时，因为ui＜VCC/3，使C2＝0，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时Q=0，放电管T截止，VCC经R对C充电。CRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00(a)电路(b)工作波形uct02VCC/31&&&COTHTR+VCCuOD5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－2658437RQQ＜2VCC/3VCC/311110虽然此时触发脉冲已消失，比较器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，电路输出uo＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态。2VCC/30100CRui847365552510.01μFuoVCCuiuotttP00uct02VCC/3接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，uo＝0。这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。ui到来时，因为ui＜VCC/3，使C2＝0，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时Q=0，放电管T截止，VCC经R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失，比较器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，电路输出uo＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态。10.5.2由555定时器构成的施密特触发器Rui84675553251uo1+VCCuiuott00(a)电路(b)工作波形+VCC1uouCOUT+UT－2VCC/3VCC/3控制电压调节回差施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、，uo1＝uo＝1。ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。正向阈值电压Rui84675553251uo1+VCCuiuott00(a)电路(b)工作波形+VCC1uouCOUT+UT－2VCC/3VCC/3控制电压调节回差（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、，uo1＝uo＝1。ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。（2）ui升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，uo1＝uo＝0的状态不会改变。负向阈值电压Rui84675553251uo1+VCCuiuott00(a)电路(b)工作波形+VCC1uouCOUT+UT－2VCC/3VCC/3控制电压调节回差（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、，uo1＝uo＝1。ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。（2）ui升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，uo1＝uo＝0的状态不会改变。（3）ui下降到VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0，触发器置1，即Q＝1、，uo1=uo=1。此后，ui继续下降到0，但uo1＝uo＝1的状态不会改变。Rui84675553251uo1+VCCuiuott00(a)电路(b)工作波形+VCC1uouCOUT+UT－2VCC/3VCC/3控制电压调节回差（1）当ui＝0时，由于比较器C1=1、C2=0，触发器置1，即Q＝1、，uo1＝uo＝1。ui升高时，在未到达2VCC/3以前，uo1＝uo＝1的状态不会改变。（2）ui升高到2VCC/3时，比较器C1输出为0、C2输出为1，触发器置0，即Q＝0、，uo1=uo=0。此后，ui上升到VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，uo1＝uo＝0的状态不会改变。（3）ui下降到VCC/3时，比较器C1输出为1、C2输出为0，触发器置1，即Q＝1、，uo1=uo=1。此后，ui继续下降到0，但uo1＝uo＝1的状态不会改变。回差电压TTTVVV