第二十五～二十六讲 脉冲电路的产生与整形

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TTL：555，556（含有两个555）； CMOS：7555，7556（含有两个7555），
755８ （含有三个7555）。 555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定 时电路,它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。
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一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ 的电阻组成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。 电压比较器的功能： v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0 （3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
因此，施密特触发器不具有记忆功能。
3) 具有滞回特性。 用途: 1)用于波形变换、整形；鉴别脉冲幅度 2)构成多谐振荡器、单稳态触发器
内容： 一. 555电路构成的施密特触发器（重点介绍） 二. 门电路组成的施密特触发器(略) 三. 集成施密特触发器（简介）
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一. 用555定时器接成的施密特触发器
VT+
VT– VI
VO
可见，VT+ ≠ VT– ，将此现象称为“回差现象” 。
回差电压： △VT = VT+ – VT–
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（2）555定时器构成的施密特触发器主要静态参数 （ a ） 上 限 阈 值 电 压 VT ＋ ：
VT+=2/3VCC。
（b）下限阈值电压VT VT—=1 /3VCC。
—：
（3）回差电压ΔVT ：
五.用施密特触发器构成的多谐振荡器
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施密特触发器脉冲占空比可调的多谐振荡器
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六．多谐振荡器应用实例
1. 简易温控报警器
V C C （+ 6V） T 20k R1 7 3AX31 100k R3 0.01 μ C R2 C2 V C C 8 RD 4 3 6 555 2 1 5 0.01μ C1
信号才能通过，满足振荡条件。因此，电路的振荡频率=
f0，与外接元件R、C无关，所以这种电路振荡频率的稳 定度很高。
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（2）并联式振荡器
RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一 个反相放大器。晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，
与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路。
电路的振荡频率= f0。 反相器G2 起整形缓冲作用，同时G2 还可以隔离负载对 振荡电路工作的影响。
电容性 石英晶体的符号
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石英晶体的电抗频率特性和符号
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2. 石英晶体多谐振荡器
（1）串联式振荡器
R1、R2的作用——使两个反相器在静态时都工作在
转折区。对于TTL门，常取R1=R2=0.7～2kΩ ， CMOS门则常取R1=R2=10～100MΩ ； C1=C2是耦合电容。 石英晶体工作在串联谐振频率f0 下，只有频率为f0 的
数字电子技术
第七章
脉冲波形的产 生与整形
(第二十五~二十六讲)
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§7.1 概述
在前面各章的讨论中，常常需要用到各种幅度、 宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号，如触发器就需要 时钟脉冲（CP），等等。事实上，现代电子系统都离 不开脉冲信号。 获取脉冲信号的方法通常有两种： ①直接产生； ②将其它非脉冲信号经过整形变换电路变为脉冲 信号。 矩形波
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10μ/10V
vI1 v I2
2k
2. 双音门铃。
R3 3.9k
V C C （+ 6V） AN
D1 3k R1 7 3k R2 C2 V C C 8 RD 4 8Ω
D2 2CP P C3 47μ
vI1 v I2
6 555 2 1 5
3 47μ R4 4.7k
C 0.1μ
C1 0.01μ
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3. 秒脉冲发生器
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
f =32768Hz
∧
35
例
多谐振荡器的设计
试用555构成一个多谐振荡器,要求输出脉冲的振荡频 率为20KHZ,占空比25%.
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作业
P216 7.6 7.9 (7.10)
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§7.2 施密特触发器
特点：1）电路有两个稳态，所以是一种双稳态触发器； 2）电路状态的翻转依赖于外加触发信号的幅值，
0
on
1 不变 不变 0 0 1 1 off off
11
555的功能表
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555定时器功能表
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555定时器的特点：
1）定时的精度、工作速度和可靠性高； 2）使用的电源电压范围宽，从 2V
~
18V，能和数字电路
直接连接；
3）有一定的输出功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等； 4）结构简单，使用灵活，用途广泛(有“万能芯片”之称)。
利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和
放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空 比可调的多谐振荡器。 可计算得： T1=0.7R1C
T2=0.7R2C
占空比：
T1 T1 q T T1 T2 0.7 R1C 0.7 R1C 0.7 R2 C R1 R1 R2
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19
三.用555定时器接成的多谐振荡器
1.电路组成及工作原理
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VCC
R1 D R2 7 4 8
uC
2VCC /3 VCC /3
uC
TH 555 3 6 TR 2 1 5 C
uo
u
输出波形
0 o
t
0
t
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VCC R1 D R2 7 4 8
uC
555 3 TH 6 TR 2 1 5 C
uo
设电容C 原先未充电, 故 TH = TR < VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的晶体 管 TD 截止 , 电源通过 R1 和 R2 对电 容 C 充电。
4
与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信 号要用脉冲振荡器。 脉冲波形变换则包括脉冲宽度、幅度、相位及上升 和下降时间等等的改变，通过变换，使这些特性符合要 求。 多用途定时电路 本章内容 脉冲的产生 555定时器
多谐振荡器 单稳态触发器 施密特触发器
脉冲的整形
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§7.2 555定时器
555定时器电路是一种用途广泛的数-模混合中规模 集成电路。只需外接几个阻容元件,就可以方便地构成各 种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以 及施密特触发器等。
自动产生矩形波。
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一. 门电路构成的多谐振荡器(略) 二． 石英晶体多谐振荡器
1.石英晶体的选频特性 有两个谐振频率 当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗X无穷大。 石英晶体具有很好的选频特性，另外它具有一个极为稳 定的串联谐振频率： f0 ≈ fs （晶体的标称频率）。石英晶体 的选频特性极好， 电感性 X f0十分稳定， 其稳定度可达 f0 fp -10～10-11。 10 0 f

t

（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算） 1 VCC VCC vC () vC (0 ) 3 T1 1 ln 1 ln 0.7( R1 R2 )C vC () vC (T1 ) 2 VCC VCC 3 （2） 电容放电时间T2
T2 0.7 R2 C
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二.555定时器的工作原理
10
工作原理分析
RD 0
VI1
VI2
VC1 VC2 VO 0
TD on
1
1 1 1
> 2 VCC 3 2 < VCC 3 2 < VCC 3 > 2 VCC 3
> 1 VCC 3 1 > VCC 3 1 < VCC 3 < 1 VCC 3
0
1 1 0
1
∧
Q3Q 2 Q1Q 0 RCO 74161(3) ET EP CP RCO
Q3Q 2 Q1Q 0 74161(2) ET EP CP
∧
Q3Q 2 Q1Q 0 RCO 74161(1) ET EP CP 1
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
CP
RD LD D3 D2 D1 D 0 1 1
∧
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VCC R1 D R2 7 4 8
uC
TH 555 3 6 TR 2 1 5 C
uo
在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。
uC
2VCC /3 VCC /3
0
t
uo
0
23
t
VCC
R1
D R2 7
在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。
4
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2.CMOS集成施密特触发器CC40106电路图
48
集成施密特触发器CC40106的电压传输特性
ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
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2．输入输出波形及电压传输特性
△VT
VT–
VT+
输入输出波形
电压传输特性
逻辑符号
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电压传输特性 （a）同相输出 （b）反相输出
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一. CMOS反相器构成的施密特触发器 二.集成施密特触发器
1.TTL集成施密特触发器7414内部电路图
46
TTL集成施密特触发器7414的电压传输特性
8
uC
uC
TH 555 3 6 TR 2 1 5 C
uo
2VCC /3 VCC /3
0
t1 t2
t3
t
uo
0
t T1 T2