第8章脉冲波形的产生
脉冲与整形电路
则，当触发信号低于一定数值时，电路状态将翻转回原来的状态。
该触发器的特点是使电路两次发生翻转时的触发电平不同。
1.电路组成
V
CC
将555定时器阈值输入端TH和 触发输入端 连在一起作为触发 信号uI的输入端时，便组成了施 密特触发器，如图所示。
TH
8
4
6
u
I
555 3
2
TR
1
5
C
u
O
OUT
10
由图可知：该电路的上门限触发电平UTH1的值 为：
ui到来时，因为ui＜UCC/3，使A2＝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V截止，UCC经R对 C充电。虽然此时触发脉冲已消失，比较器A2的输出变为1，但充 电继续进行，直到uc上升到2UCC/3时，比较器A1输出为0，将触发 器置0，电路输出uo＝0，V导通，C放电，电路恢复到稳定状态。
第8章 脉冲及整形电路
脉冲波形的产生与整形电路有施密特触发器、单稳態触发器 和多谐（无稳）振荡器。而555集成定时器可以构成上述各种电 路。本章主要以555定时器为主，来介绍施密特触发器、单稳態 触发器、多谐振荡器之脉冲产生及整形电路。
脉冲波形的特性，可用以下几个参数描述：
脉冲幅度Um：脉冲高低电平之间电压的最大变化值。
<
2 3 VCC
<
1 3 VCC
1
放电管VT 导通
输出OUT 0
导通
0
原状态
原状态
截止
1
8.2 555定时器的应用
9.2.1 施密特触发器
施密特触发器是一种双稳态触发器，电路具有两个稳态。当
电路满足一定触发条件时，电路由一种稳态进入另一种稳态。此
数字电子技术-脉冲波形的产生与变换
3
锯齿波变换的应用
在数字电子技术中，锯齿波的变换常用于产生矩 形波等脉冲波形，这些波形在信号处理、测量和 控制等领域有广泛的应用。
04
脉冲波形产生与变换的方法
数字方法
数字方法是指通过数字电路和数字信号处理技术来产生 和变换脉冲波形。
数字方法可以通过编程实现各种不同的脉冲波形，如矩 形波、三角波、正弦波等。
数字电子技术-脉冲波形 的产生与变换
• 引言 • 脉冲波形的产生 • 脉冲波形的变换 • 脉冲波形产生与变换的方法 • 脉冲波形产生与变换的实际应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
脉冲波形是指具有特定形状、幅 度、宽度和重复频率的波形，广 泛应用于数字电子技术中。
02
脉冲波形的产生与变换是数字电 子技术中的重要内容，涉及到信 号处理、通信、控制等多个领域 。
光纤通信
在光纤通信中，脉冲波形产生与变换技术用于生成高速光脉冲，实现大容量、高速的光信号传输。通 过调制技术，将数字信号加载到光脉冲上，提高通信系统的传输效率和可靠性。
在测量技术中的应用
时间测量
利用脉冲波形产生与变换技术，可以生成精确的时间间隔和频率，用于时间测量和计时 应用。例如，高精度计数器和频率计等测量仪器利用脉冲波形产生与变换技术实现高精
数字方法具有精度高、稳定性好、易于实现复杂波形等 优点。
数字方法还可以实现脉冲波形的调制和解调，广泛应用 于通信、雷达、测控等领域。
模拟方法
01
模拟方法是指通过模拟 电路和模拟信号处理技 术来产生和变换脉冲波 形。
02
模拟方法具有简单、直 观、易于实现等优点。
03
模拟方法可以通过简单 的RC电路、LC电路等实 现矩形波、锯齿波等基 本脉冲波形。
脉冲波形变换和产生
可重复触发型电—路—在暂稳态中仍然可以接受触发信号， 每触发一次，电路暂稳态会继续保持tW。
tW
tW
不被再次触发 脉冲波形变换和产生
tW
tW
被再次触发
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121 Rext
B
G1
A1
&
A2
G4 &
vO1
vI2 VTH
vO2
tW=RC ln
0 ‒ 3.6 0 ‒ 1.4
≈ 0.96 RC
脉冲波形变换和产生
vO1
vO2
vI
G1
1 G2
vO1
vI2
R
vI
亦有 tre= (3~5)RC
vI2 VTH
(2)触发脉冲的间隔（周期） vO2
不得小与 tw+tre
fMAXT1
tW
1 tre
脉冲波形变换和产生
TmintWtre
经过（3~5)RC时间， 电容已经放电完毕
即
tre=(3~5)RC
vI 的最大工作频率：
fMAXTm 1intW1tre脉冲波形变换和产生
或非门组成的微分性单稳态触发器
vI
vO1
vO2
G1 ≥1
1 G2
vO1
C
vI2
vI
VDD
vI2
若输入脉冲过宽，vo2输出边沿变缓 vO2 可在输入端加微分电路
a
G2 &
Cext10 Rext/Cext11 Rint9
G5
G6
& ≥1 &
Rint G7 1
脉冲波形的产生(自编)
v d↑
vO1=VOL =0
vI2=VOL =0
电容C上电压不能突变
vO=VOH=VDD
暂稳态(vO1 =VOL =0
vO=VOH = VDD)
此时，即使vI的触发脉冲已经撤销，vO的高电平仍将维持。
(3)电容C充电过程
R>>RON
C充电
vI2↑
vI2 ≥VTH
vO=VOL =0
若此时触发脉冲已经撤销(vd=0)，vO1、 vI2均为高电平。
二、矩形脉冲的特性参数
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm tr tW tf Vm
T
T -- 脉冲周期：两个相邻脉冲之间的时间间隔。 f =1/T Vm-- 脉冲幅度：脉冲电压的最大变化幅度。
tW--脉冲宽度：脉冲上升到0.5Vm处至下降到0.5Vm处的时间间隔。
tr --上升时间：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需时间。 tf --下降时间：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需时间。 q --占空比 q= tW /T
施密特触发器的特点
施密特触发器是脉冲波形变换经常使用的一种电路， 输出有两个稳定状态。 该电路有两个重要的特点： 1、输出状态依赖于电路输入信号的电平； 2、能改善输出波形，使输出电压波形的边沿变得很 陡 施密特触发器的应用： 1、用于波形变换 2、用于脉冲整形 3、用于脉冲的幅度鉴别
6.2.2 集成施密特触发器
1.TTL 系列
vO
74LS14 六反相器
74LS132 四2输入与非门 74LS13 双4输入与非门
vI
A B
A B C D
1
&
vO
0
Y
VTH
VDD vI
脉冲波形的产生
梯形脉冲具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，适用于长距离通信和高速数据传 输。
THANKS
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04
脉冲波形的产生方法
数字方法产生脉冲波形
脉冲宽度调制（PWM）
通过数字方式设定脉冲的宽度，以调节输出 电压或电流的大小。
相位调制（PM）
通过数字方式改变脉冲的相位，实现信号的 合成与解调。
频率调制（FM）
通过数字方式改变脉冲的频率，以实现不同 的控制效果。
脉位调制（PPM）
通过数字方式改变脉冲的位序，实现多路信 号的编码与解码。
脉冲。
三角脉冲的宽度和幅度可以通过 调节电路中的电阻、电容等元件
来改变。梯形脉冲的产生源自梯形脉冲是一种常见的脉冲波形，其特点 是脉冲的幅度从零开始逐渐上升到最大值 ，然后保持不变，最后逐渐下降到零。
梯形脉冲的宽度和幅度可以通过调节 电路中的电阻、电容等元件来改变。
梯形脉冲可以通过数字逻辑门电路或施密 特触发器产生，当数字逻辑门电路的输入 信号发生变化时，就会产生梯形脉冲。
01
02
03
三角脉冲是一种介于矩 形脉冲和正弦波之间的 波形，具有对称的波形
曲线。
三角脉冲在信号处理中 常被用作滤波器、信号 发生器等设备的输入信
号。
通过调整三角脉冲的频 率和幅度，可以生成不 同特性的信号，用于信 号的调制、解调和滤波
等操作。
梯形脉冲在通信系统中的应用
梯形脉冲具有对称的上升沿和下降沿，能够快速地切换信号状态。
05
脉冲波形的应用实例
矩形脉冲在电机控制中的应用
01
矩形脉冲具有高电平与低电平之间切换的特性，适用于电机控 制中的开关信号。
波形产生电路与变换电路
通常定义矩形波为高电平的时间T2与周期T之比为占空 比D, 即
D T2 T
第八章 波形产生电路与变换电路
R
RW
RW′
图
VD2
8–5
△
uC
－ ∞ Ro
＋
占
C
＋
uo
空 比
可
调
R3 VDz3
R2
VDz4
±Uz
电 路
D T2 RW' rd1 R T RW rd1 rd2 2R
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.3 锯齿波产生电路
R3
△ △
R2
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1
＋
VDz3
C VD1
RW′
RW VD2
－∞
A2 ＋ ＋
uo
R′
VDz4
±Uz
R″
图 8 – 8 锯齿波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
uo uo1
Uz
R2 R3
U
z
O
R2 R3
Uz
－Uz
T1
T2
第八章 波形产生电路与变换电路
8.1.2 三角波产生电路
R3
R2
C
△ △
－ ∞ Ro A1 ＋
uo1 R
－∞
＋ VDz1
A2 ＋ ＋
uo
R′
±Uz
VDz2
R″
图 8 – 6 三角波产生电路
第八章 波形产生电路与变换电路
1. 工作原理
uo1
＋Uz
O
t
－Uz
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路 直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC 电路组成。
多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1 门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL 门电路和CMOS 门电路组成。
由于TTL 门电路的速度比CMOS 门电路的速度快, 故TTL 门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS 门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL 门电路组成的多谐振荡器由TTL 门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC 延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
① 简单环形多谐振荡器(a) (b)uo图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L, b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
数电8脉冲波形的变换与产生
通过改变振荡器的频率，可以获得不 同频率的8脉冲波形。
利用数字电路中的定时器，可以产生 具有特定频率的8脉冲波形。
倍频器和分频器
利用数字电路中的倍频器和分频器， 可以将输入的8脉冲波形进行倍频或 分频，从而得到不同频率的输出。
8脉冲波形的相位变换
相位延迟
通过在数字电路中添加相位延迟器，可以改 变8脉冲波形的相位。
01
03
程序设计
编写程序以控制单片机产生8脉冲波形， 包括定时器配置、I/O端口控制等。
波形输出
通过单片机的I/O端口输出8脉冲波形。
05
04
编译与下载
将程序编译成可在单片机上运行的二 进制文件，并通过适当的下载工具将 程序下载到单片机中。
04 数电8脉冲波形的变换
8脉冲波形的频率变换
频率变换
定时器
波形输出
将设计的数字电路连接至 适当的输出设备，如LED 灯、数码管等，以显示8 脉冲波形。
基于FPGA的8脉冲波形产生
FPGA芯片选择
选择具有足够逻辑资源、I/O端口和时 钟资源的FPGA芯片。
编译与配置
将设计好的程序编译成可在FPGA上 运行的配置文件，并通过适当的配置 接口将配置文件下载到FPGA芯片中。
移相器
利用数字电路中的移相器，可以将输入的8脉冲波 形进行移相，从而得到不同相位的输出。
触发器
利用数字电路中的触发器，可以产生具有特 定相位的8脉冲波形。
8脉冲波形的幅度变换
幅度调节器
通过在数字电路中添加幅度调 节器，可以改变8脉冲波形的
幅度。
电压比较器
利用数字电路中的电压比较器， 可以将输入的8脉冲波形进行 幅度比较，从而得到不同幅度
第8章 脉冲波形的产生与变换(5)
5 6 2 7
VC C 8 R
+ -
RD 4 A1 A2 T R Q S Q 3
管脚图
电 放 阈 电控 源 电 值 压制
VCC
8
R
R 1
+
v’O vI1
7
6
vIC
5
4
电源电压范围: 4.5V ~ 18V
555
1
2 3
GND vI2
Uo
RD
地 触 输 复 发 出 位
7
第八章 脉冲波形的产生与变换
二、 555定时器的应用 555定时器应用广泛，可以做
多谐振荡器: 简易电子琴电路 首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器:
u
VCC R1 R2
C
v’O 4 8 7 vI1 555 3 uo vI2 6
2 1 5 C
2VCC /3 VCC /3
0
t
uo
0
u
C
t
输出波形
12
第八章 脉冲波形的产生与变换
u
VCC
C
R1 R2
v’O 4 8 7 uo vI1 555 3 vI2 6
u
VCC
C
R1 R2
v’O 4 8 7 uo vI1 555 3 vI2 6
2 1 5 C
2VCC /3 VCC /3
0
t
u
o
u
C
如何改变方波的占空比？
0
t T1 T2
改变充放电回路的时间常数即可。 充电时间常数：（R1+R2）C 放电时间常数：R2C
14
第八章 脉冲波形的产生与变换
简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变 输出方波的周期 , 使外接的喇叭发出不同的音 调。 VCC
脉冲波形的产生与变换
02
脉冲波形的产生
矩形脉冲的产生
矩形脉冲：通过将电压快速地加到高 电平然后减到低电平，再重复这个过 程，可以产生矩形脉冲。
矩形脉冲的宽度和高度可以通过改变 电压的上升和下降速度以及高低电平 的电压值来调整。
三角脉冲的产生
三角脉冲：三角脉冲可以通过比较器电路产生，当输入信号大于某个阈值时，比 较器输出高电平，否则输出低电平。
脉冲波形产生与变换技术的实际应用
为了更好地发挥脉冲波形产生与变换技术的优势，未来研究可以加强该技术在各领域的实 际应用研究。通过与产业界的合作，推动脉冲波形产生与变换技术的成果转化，为经济发 展和产业升级提供技术支持。
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压力传感器
通过检测压力变化产生的 脉冲波形，实现对压力的 测量。
温度传感器
利用热敏元件产生的脉冲 波形，实现对温度的测量。
在医学领域的应用
超声成像
利用超声波产生的脉冲波形，通 过接收反射回的脉冲信号进行成
像。
核磁共振成像
通过施加脉冲磁场和射频脉冲， 获取组织中的氢原子核磁矩信息，
重建图像。
脉冲激光治疗
目的和意义
随着科技的发展，脉冲波形在各个领 域的应用越来越广泛，对脉冲波形产 生与变换的研究具有重要的实际意义。
此外，脉冲波形的产生与变换也是信 号处理领域的重要研究方向之一，对 于推动相关领域的发展具有重要意义。
研究脉冲波形的产生与变换，有助于 深入了解信号的特性和传播规律，为 信号处理、通信系统设计等领域提供 理论支持和技术指导。
够将输入的脉冲波形进行变换，得到所需的输出波形。实验结果表明，
该算法具有快速、准确和稳定的特点。
03
脉冲波形在各领域的应用
数字电路第8章脉冲波形的产生与整形概要
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
脉冲波形的变换与产生 数字电路知识点汇总
第八章 脉冲波形的变换与产生555定时器及其应用 1.电路结构及工作原理 555定时器内部由分压器、 电压比较器、RS 锁存器（触发器）和 集电极开路的三极管T 等三部分组成， 其内部结构及示意图如图22a)、22b)所示。
在图22b ）中，555定时器是 8引脚芯卡，放电三极管为外接电 路提供放电通路，在使用定时 器时，该三极管集电极 （第7脚）一般要接上拉电阻，1C 为反相比较器，2C 为同相比较器，比较器的基准电压由 电源电压CC V 及内部电阻分压 比决定，在控制CO V （第5脚）3V cc触发输入VI2阀值输入VI1控制电压VCO 12345678GND 触发输出复位控制电压阀值放电V cc 555图22b) 引脚图悬空时，CC R V V 321=、CC R V V 312=;如果第5脚外接控制电压， 则=1R V CO V 、212=R V CO V ，d R 端（第4脚）是复位端，只要d R 端加上低电平，输出端（第3脚）立即被置成低电平，不受其它输入状态的影响，因此正常工作时必须使d R 端接高电平。
由图22a)，1G 和2G 组成的RS 触发器具有复位控制功能，可控制三极管T 的导通和截止。
由图22a)可知，当1i V >1R V （即1i V >CC V 32）时，比较器1C 输出0=R V当2i V >2R V （即>2i V CC V 31）时，比较器2C 输出1=S VRS 触发器Q ＝03G 输出为高电平，三极管T 导通，输出为低电平（0=o V ）当1i V <1R V （即1i V <CC V 32）,2i V CC V 31<时，比较器1C 输出高电平，1=R V ，2C 输出为低电平0=S V基本RS 触发器Q ＝1，3G 输出为低电平，三极管T 截止，同时4G 输出为高电平。
当1i V >1R V （即1i V >CC V 32）时，比较器1C 输出0=R V当2i V <2R V （即2i V CC V 31<）时，比较器2C 输出0=S V⇒1G 、2G 输出Q ＝1，1=Q 同进T 截止，4G 输出为高电平 这样，就得到了表２所示555功能表。
脉冲波形的产生和变换试题及答案解析
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L,b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
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多谐振荡器
用555定时器很容易构成多谐振荡器。如图 外接电阻和电 8-2所示。 VCC
[例8-1]
根据上述设计，画出[例8-1]的电路如图8-5所示。
VCC R1=143k 8 4 R1 9.5k
0.01 μF
8 43 5 D 7 5G555 D1 D2 6 TH 1 2 TL
5
RW R2=857k
0.01 μF
C=10μF
3 D 5G555 7 R2 9.5k 6 TH 1 2 TL d C 1μF
图8-5 [例8-1]电路图
单稳态触发器
单稳态触发器是一种用于整形、延时、定 时的脉冲电路。
整形：把不规则的波形转换成宽度、幅度都 相等的矩形脉冲。 延时：将输入信号延迟一定时间之后输出。
定时：产生一定宽度的方波。
单稳态触发器电路的功能：每触发一次， 电路输出一个宽度一定、幅度一定的矩形 波。
[例8-1]
R1 1 根据 q R1 R2 7
求得：R2=6R1； 根据T=0.7(R1+R2)C= 0.7(R1+6R1)C， 取C=10μF，算得：R1=143kΩ。 R2=857kΩ。 对于500Hz多谐振荡器的占空比，题目未提出要求， 现选占空比等于2/3，根据 算得：R3=R4 根据T=0.7(R3+2R4)C，取C=1μF，算得： R3=R4=0.95kΩ，
图8-10所示为vO=f(vI)的关系曲线，是施密 特触发器的电压传输特性。
vO
VOH
VOL
0 VCC 3
vIBiblioteka 2VCC3图8-9施密特触发器电压传输特性
施密特触发器的电压传输特性
施密特触发器状态的转换由输入信号vI来触 发，同时输出的高、低电平依赖于vI的高、 低电平来维持。输出对输入的这种依赖关 系与门电路相同，因此用图8-10所示的符号 表示施密特触发器(施密特触发的反相器)。
TH
R1
5kΩ
+ VR1 C1
4
1 R 0
1
6
1 R 0
VC1(VR )
0 1 Q
不变 1 3 03
7
× TL
R2 5kΩ 2 + VR2 R3 1 5kΩ C2
S1 0 VC2(VS)
2 Q R
×
D
T 不变
图8-1 集成5G555定时器原理图
集成555定时器及应用
可以得到5G555定时器的功能表，如表8-1 所示。
R1 5kΩ 5 + V TH R1 - C1 6 R2 5kΩ TL + 2 C2 VR2 R3 5kΩ 4 R R VC1(VR ) S VC2(VS) 2 Q Q
1
3 3
vO
D 7
1
T R 图8-5’ 单稳态触发器
单稳态触发器的构成
电路稳态时 VC1=VC2=1， Q=0。 翻转过程： 电路由稳态翻 转到暂稳态； 并且电路自动 回到稳态。
这样施密特触发器便可以将缓慢变化的输 入信号，变换成矩形波输出。
施密特触发器
施密特触发器回差特性。
输入信号电平增加时，引起输出电平突变的转 换电平称为上限阈值电压，用VT+表示。
输入信号电平减小时，引起输出电平突变的转 换电平称为下限阈值电压，用VT-表示。
VT+ 和 VT- 不 等 称 作 回 差 。 回 差 电 压 △VT=VT+-VT-。使其抗干扰能力较强。
VCC vI 0 2VCC 3 VCC VCC
vO
0 Tw
图8-7单稳态触发器工作波形
单稳态触发器的构成
如果忽略三极管的饱和 这种单稳态触发器电路要 压降，则电容C从零电 求输入触发脉冲宽度要小 平上升到2VCC/3的时间 于Tw，而输入vI的周期要 为暂稳态时间，即输出 大于Tw，使vI的每一个负 脉冲宽度Tw为： 触发脉冲都起作用。
1 1.43 f T ( R1 2 R2 )C t W1 R1 R2 q T R1 2R2 输出脉冲幅度为：Vm≈VCC
3 VCC
VCC
VCC 3
0
vo
tw1 T
tw2
多谐振荡器
图8-4是用5G555定时器构成的占空比(脉冲宽度与 周期之比)可调的多谐振荡器。 VCC 充电电流
第8章 脉冲波形的产生与整形
通常，把非正弦波称之为脉冲波。 按脉冲波形的形式分成矩形波、梯形波、 阶梯波、锯齿波等。 本章主要介绍用多谐振荡器直接产生矩形 波和利用整形电路获得矩形波的方法。 一些概念 集成555定时器及应用
集成555定时器及应用
集成555定时器的用途很广，有双极型（型 号最后三位为555）和CMOS型（型号最后 四位为7555）两类电路。它们的功能、外 引线排列完全相同。 应用：在测量与控制、家用电器和电子玩 具等许多领域得到了广泛的应用。 本节主要介绍5G555定时器的电路组成及工 作原理和集成555定时器的应用
3
vO
当vI上升到2VCC/3时， 比较器C1输出vC1=0， 此时基本RS触发器复 0，Q=0， =1，输出 Q vO=0。
TL
2
5 1 0.01μF
图8-8施密特触发器
施密特触发器的波形
2VCC 3
VCC 3 0 vO vI VT+ VTt
t
0
图8-9施密特触发器工作波形
施密特触发器的电压传输特性
表8-1 5G555定时器的功能表
TH × ＞2VCC/3 ＜2VCC/3 ＜2VCC/3 TL × × ＞VCC/3 ＜VCC/3 R 0 1 1 1 vO 0 0 不变 1
T
导通 导通 不变 截止
集成555定时器应用
用5G555定时器可以构成
多谐振荡器 单稳态触发器 施密特触发器
多谐振荡器
单稳态触发器具有如下特点：
单稳态触发器有
稳态：未加触发信号前的状态； 暂稳态：加触发信号后的状态。
外加触发脉冲，单稳态触发器从稳态翻转 到暂稳态。暂稳态维持一段时间后，自动 返回到稳态，无需外加触发脉冲。 暂稳态持续的时间是单稳态触发器的脉冲 宽度的大小。只取决于电路本身的参数， 而与触发脉冲无关。
习题八答案
P225题8-3解：P165图8-26(a)中555定时器的接法 为施密特触发器vB=0时，vo=vF=0。 vB=5V时，构成施密特触发器的非门。vA 为矩 形波，所以，波形如图所示。
vA vB vF
题8-3波形图
习题八答案
P225题8-4解：555、R1、R2、C构成多谐振荡器。 但只有T导通时，1脚才接地，多谐振荡器才振 荡，发光二极管才发光，否则555不工作，发 光二极管不发光。
施密特触发器的构成及工作原理
如果输入信号电压vI是 将5G555定时器的高触发端TH和低触发端 VCC 三角波，当vI＜VCC/3 TL连接起来作为输入就构成了施密特触发 时比较器C2输出vC2=0， 器。如图8-7所示。 基本RS触发器置1，
Q Q=1， =0，输出vO=1。
vI TH
8
4
6 5G555
R1 RW R2 C 放电 电流
图8-4 占空比可调多谐振荡器
[例8-1]
试用555定时器设计一个每隔6秒振荡一秒的多谐振 器。其振荡频率为500Hz。 解：例题有两个要求是振荡1秒之后停振6秒，然后 再振荡1秒，...。二是振荡频率为500Hz，即1秒之 内输出500个矩形脉冲。 只要在振荡频率为500Hz的多谐振荡器的复位R端， 加入1秒的高电平，接下来是6秒的低电平，便可达 到题目的要求。 为此，需设计一个占空比q=1/7，周期T=7秒的多谐 振荡器。由于占空比小于1/2，则应选择图8-4所示 电路。
=0.7×(10+2)×103×0.1×10-6=840μs tw2=0.7R2C =0.7×2×103×0.1×10-6=140μs T=tw2+tw1=0.7(R1+2R2)C=980μs
f=1/T=1020hz
0.7( R1 R2 )C R1 R2 12 6 q 0.857 0.7( R1 2 R2 )C R1 2 R2 14 7
脉冲宽度tw1≈0.7R1C 脉冲间隔时间tw2≈0.7R2C 振荡周期T≈0.7(R1+R2)C
t w1 0.7 R1C q t w 1 t w 2 0.7( R1 R2 )C R1 R1 R2
0.01 μF
8 43 5 D 7 5G555 D1 D2 6 TH 1 2 TL
VCC vI
0
2VCC 3 VCC vO 0 Tw
VCC
VCC Tw RC ln 2 VCC VCC 3 RC ln 3 1.1RC
图8-7单稳态触发器工作波形
施密特触发器
施密特触发器是一种具有回差特性的脉冲 波形变换电路。它有如下特点：
施密特触发器有两个稳定输出状态，属电位触 发。 当输入触发信号电平达到阈值电压时(所加电位 信号不得撤去)，输出电平会发生突变。突变的 原因是电路内部正反馈所致。
容，定时元件 5 0.01 μF
8 4
R1
3 D 5G555 7 TH R2 6 1 2 TL d C vC
图8-2 多谐振荡器
多谐振荡器
VCC
工作原理分析如下：
电路接通电源前， 电路接通电源 基本RS触发器处 vC=0V， VCC开始时， 于1状态 vQ 1TL=vd=vC=0V 由于电容器上0 Q TH=v 的电压不能突 定时器输出vO=1 0.01 变，则 三极管开关截止， 电源VCCR1， 1μF vTH＜V 通过R 、 R2给电容器充电， vC1=1， 使TH、TL的电 vTL＜VR2， 位逐渐升高。 定时器暂稳态， vC2=0。 高电平。 输出v