第8章 脉冲波形
基于Proteus的数字电路分析与设计第8章 脉冲波形发生器
6.2.1 施密特触发器的基本概念
3. 逻辑符号
1
vI
vO
1
vI
vO
同相传输
反相传输
4. 施密特触发器的电压传输特性
vO
VOHvOVOH来自VOL0VT VT
vI
VOL 0
VT VT
vI
6.2.1 施密特触发器的基本概念
5. 施密特触发器与电压比较器
vI
(a)
VT+ VT
VT-
t vO
(b)
0
t
vO
VT
R1 vI’1 / 2VDD
0V
VT
1 2
VDD
(1
R1 R2
)
(3)当vI大于VT+时,电路转到另一稳态:vO1 ≈ 0V ,
vO ≈ VDD 。
8.1.1 由门电路构成的施密特触发器
(4)当vI由高变低时,vI ' 也由高变低。当vI' ≤1/2VDD 时,电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT-。
脉冲信号整形则要用单稳态触发器和施密特触发器
本章将介绍常用的施密特触发器、单稳态触发器和 多谐振荡器,同时介绍一种多用途的定时电路——555 定时器。
8.0 概述
1.脉冲信号的定义 按非正弦规律变化的信号均可称脉冲信号。
方波:
(对称方波) (不对称方波)
三角波:
锯齿波:
8.0 概述
2.脉冲信号的参数
v
0
Tw
T
Vm t
Vm 幅值 T 脉冲周期 f=1/T 频率
Tw 脉冲宽度 q=TW/T 占空比
8.1 施密特触发器
1. 什么是施密特触发器? 施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。
电子技术基础与技能第八章 数字信号
3.集成逻辑门电路的选用 以上讨论了 TTL和CMOS两种集成逻辑门电路 ,在具体的应用中可以根据要求来选用相关的器件 。器件的主要技术参数有传输延迟时间、功耗、噪 声容限、带负载能力等。若要求功耗低、抗干扰能 力强,则应选用CMOS 电路。其中 CMOS4000 系 列一般用于工作频率在1 MHz 以下、驱动能力要 求不高的场合;HCMOS 常用于工作频率在20 MHz 以下、要求较强驱动能力的场合。 若对功耗 和抗干扰能力没有特殊要求,可选用TTL 电路。
13
第三节 逻辑门电路 逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件。 所谓门就是一种开关,它能按照一定的条件去控制 信号的通过或不通过。逻辑即是门电路的输入和输 出之间存在一定的因果关系。电路的输入输出端只 有两种状态:一是高电平,用“1”表示;二是低 电平,用“0”表示。为了便于理解,这里用简单 的开关控制灯的电路来说明基本逻辑门电路的真值 表、电路符号和逻辑功能。
3
4
5
二、脉冲波形 1.脉冲波形的主要参数图8-1脉冲波形的主要 参数在数字电路中,加工和处理的都是脉冲波形, 而应用最多的是矩形脉冲。下面以图8-1所示的实 际矩形脉冲来描述脉冲波形的主要参数。
6
(1)脉冲幅度Um:脉冲电压波形变化的最大 值。
(2)脉冲上升时间tr:脉冲波形从0.1U m 到0.9Um 所需要的时间。 (3)脉冲下降时间tf:脉冲波形从0.9U m 到0.1Um 所需要的时间。 (4)脉冲宽度tw:脉冲上升沿0.5Um 到下降沿0.5Um 所需要的时间,单位与tr、 tf相同。 (5)脉冲周期T:在周期性脉冲中,相邻两个 脉冲波形重复出现所需要的时间,单位和tr、tf 相同。 7
(6)脉冲频率f:每秒时间内,脉冲出现的 次数,单位为赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)、 兆赫兹(MHz)。
第八章-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().A.正弦波B。
波形产生电路与变换电路
F
可分解为: A F 1
称为振幅平衡条件。 (n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章 波形产生电路与变换电路
说明:对相位平衡条件:
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有: Z U Z U Z [F 1]e
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章 波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则: f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即:反馈电压与原输入电压的相位差,也就是信号通过基本放 大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输 入电压要同相位,即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有 这两个条件同时满足时,电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可 以通过对电路参数的调节容易满足,所以相位平衡条件是电路能否 产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件: (1)自激振荡的建立:实际上,振荡器在开始起振时不需要信 号源,靠电路中电路接通时的电扰动,这种电扰动中存在着丰富的 成份,包含频率为fo 正弦信号。 (2)选频网络:为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放 大——输出,振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章 波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图:
如下图:输入信号通过基本放大器得 到输出信号,引入负反馈,调节电路参 数,使之反馈信号等于原输入信号,这 样反馈信号就能代替原输入信号,我们 把这样一个没有输入就有输出的闭环系 统称为自激振荡器。
(完整版)《数字电子技术》知识点
《数字电子技术》知识点第1章 数字逻辑基础1.数字信号、模拟信号的定义2.数字电路的分类3.数制、编码其及转换要求:能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD 之间进行相互转换。
举例1:(37.25)10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解:(37.25)10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4.基本逻辑运算的特点与运算:见零为零,全1为1;或运算:见1为1,全零为零;与非运算:见零为1,全1为零;或非运算:见1为零,全零为1;异或运算:相异为1,相同为零;同或运算:相同为1,相异为零;非运算:零变 1, 1变零;要求:熟练应用上述逻辑运算。
5.数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。
①真值表(组合逻辑电路)或状态转换真值表(时序逻辑电路):是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。
②逻辑表达式:是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。
③卡诺图:是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。
④逻辑图:是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。
⑤波形图或时序图:是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。
⑥状态图(只有时序电路才有):描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。
要求:掌握这五种(对组合逻辑电路)或六种(对时序逻辑电路)方法之间的相互转换。
6.逻辑代数运算的基本规则①反演规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,原变量换成反变量,反变量换成原变量,那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y (或称补函数)。
这个规则称为反演规则。
②对偶规则:对于任何一个逻辑表达式Y ,如果将表达式中的所有“·”换成“+”,“+”换成“·”,“0”换成“1”,“1”换成“0”,而变量保持不变,则可得到的一个新的函数表达式Y ',Y '称为函Y 的对偶函数。
电子技术习题解答.第8章.触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答
第8章 触发器和时序逻辑电路及其应用习题解答8.1 已知基本RS 触发器的两输入端D S 和D R 的波形如图8-33所示,试画出当基本RS 触发器初始状态分别为0和1两种情况下,输出端Q的波形图。
图8-33 习题8.1图解:根据基本RS 触发器的真值表可得:初始状态为0和1两种情况下,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.1输出端Q的波形图8.2 已知同步RS 触发器的初态为0,当S 、R 和CP 的波形如图8-34所示时,试画出输出端Q的波形图。
图8-34 题8.2图解:根据同步RS 触发器的真值表可得:初始状态为0时,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.2输出端Q的波形图8.3 已知主从JK触发器的输入端CP、J和K的波形如图8-35所示,试画出触发器初始状态分别为0时,输出端Q的波形图。
图8-35 习题8.3图解:根据主从JK触发器的真值表可得:初始状态为0情况下,Q的输出波形分别如下图所示:习题8.3输出端Q的波形图8.4 已知各触发器和它的输入脉冲CP的波形如图8-36所示,当各触发器初始状态均为1时,试画出各触发器输出Q端和Q端的波形。
图8-36 习题8.4图解:根据逻辑图及触发器的真值表或特性方程,且将驱动方程代入特性方程可得状态方程。
即:(a )J =K =1;Qn +1=n Q,上升沿触发 (b)J =K =1;Qn +1=n Q, 下降沿触发 (c)K =0,J =1;Qn +1=J n Q+K Qn =1,上升沿触发 (d)K =1,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0·Qn =n Q,上升沿触发 (e)K =Qn ,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0=n Q,上升沿触发 (f)K =Qn ,J =n Q;Qn +1=J n Q+K Qn =n Qn Q+0=n Q,下降沿触发, 再根据边沿触发器的触发翻转时刻,可得当初始状态为1时,各个电路输出端Q的波形分别如图(a )、(b )、(c )、(d )、(e )和(f )所示,其中具有计数功能的是:(a )、(b )、(d )、(e )和(f )。
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
第8章 脉冲电路
第8章 脉冲电路在数字电路或系统中,常常需要各种脉冲波形,例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。
这些脉冲波形的获取,通常采用两种方法:一种是利用脉冲信号产生器直接产生;另一种则是通过对已有信号进行变换,使之满足系统的要求。
本章以中规模集成电路555定时器为典型电路,主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。
8.1 概述1.矩形脉冲的基本特性非正弦波都可称为脉冲波,如矩形波、三角波、锯齿波、阶梯波、梯形波等。
CP 信号是矩形波,用来协调整个系统工作,波形质量对系统有直接影响。
描述矩形波的主要参数有①脉冲幅度U m :脉冲电压的最大幅度。
②脉冲宽度t w :脉冲前沿的0.5U m 到脉冲后沿的0.5U m 所对应的一段时间。
③上升时间t r :脉冲前沿从0.1U m 上升到0.9U m 所需要的时间。
④下降时间t f :脉冲后沿从0.9U m 下降到0.1U m 所需要的时间。
⑤脉冲周期T :在周期性脉冲而言,两个相邻的间隔时间。
⑥脉冲频率f :单位时间内重复脉冲的次数。
(f = 1∕T ) ⑦占空比D :脉冲宽度t w 与脉冲周期T 之比。
(0~100%)2. 获得脉冲的方法1)自激振荡电路直接产生矩形脉冲。
由多谐振荡器来实现2) 将已有波形(正弦波、锯齿波等)整形为矩形脉冲。
由施密特触发器和单稳态触发器来实现555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单0.9U 0.1U 0.5U实用的器件。
8.2 集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
1972年由美国西格奈蒂克 (SIGNETICS)公司开发出来后,以其成本低廉、容易使用,稳定性高、适应面广等特点而赢得了市场。
该电路在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型,其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。
数字逻辑设计习题(7、8章)答案
第七章 存储器和可编程器件7—1 填空1.半导体存储器按功能分有_RAM __和__ROM _两种。
2.ROM 主要由__存储矩阵____和__地址译码器____和输出缓冲器三部分组成,按照工作方式的不同进行分类,ROM 可分为_MROM __、_PROM __和_EPROM __三种。
3.某EPROM 有位8数据线,13位地址线,则其存储容量为_8K ×8b __。
4.随机存储器按照存储原理可以分为_____SRAM ______和___DRAM ________,其中______DRAM_____由于具有“漏电”特性,因此需要进行_____刷新______操作。
7—2 图7.2是16⨯4位ROM ,3A 2A 1A 0A 为地址输入,3D 2D 1D 0D 为数据输出,试分别写出3D 2D 1D 0D 的逻辑表达∑=)15,10,6,2(3m D ∑=)15,12,11,8,7,4,3(2m D ∑=)12,9,6,3,0(1m D ∑=)14,13,12,11,8,7,6,5,2,0(0m D7—3 由一个三位二进制加法计数器和一个ROM 构成的电路如图7.3(a )所式。
1. 写出输出1F 2F 3F 的表达式;2. 画出CP 作用下1F 2F 3F 的波形(计数器的初态为“0”)。
答:∑=)5,4,2,1(1m F ∑=)6,5,3(2m F∑=)6,5,4,2,1,0(3m F2、波形如图所示。
注意:F 为组合逻辑。
A A A A 3210图7.2123F F F 图7.3(a )123F F F 图7.3(a )图7.3(b )W 7第8章 脉冲波形的产生及整形8-1 图8.1(a )为由555定时器和D 触发器构成的电路,请问: 1. 555定时器构成的是哪种脉冲电路? 2. 在图(b )中画出C U O1U O2U 的波形; 3. 计算O1U O2U 的频率;4. 如果在555定时器的第5脚接入4V 的电压源,则O1U 的频率将为多少?答:1、该电路为多谐振荡器。
脉冲波形的产生与整形(全)
2020/8/16
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17
8.1.2 集成555定时器的应用
➢ 多谐振荡器 ➢ 单稳态触发器 ➢ 施密特触发器
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(一) 多谐振荡器
➢ 多谐振荡器是一种产生矩形脉冲波的自激 振荡器。由于矩形波含有丰富的高次谐波, 所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。多 谐振荡器没有稳态,不需外加触发信号, 当接通电源后,便可以自动地周而复始地 产生矩形波输出。
8
5 R1 5k Ω
V-C TH 6
VR1
+ - C1
R2 5k Ω
2
TL
+
VR2 - C2
R3 5k Ω
4R
R
1
VC1(VR)
Q 3
3 v0
S VC1(VS)
7
2Q
D
T R
1
图8-1集成5G555定时器原理图 7
1、555定时器基本结构
基本RS触发器 电源端
电阻分压器
8
电压控制端 5 R1 5k Ω
VCC时,
比较器C1输出低电平, 比较器C2输出低电平,
输出端v0为高电平, 放电三极管TD截止。
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11
5G555定时器的功能表。如表8-1所示。
表8-1 5G555定时器的功能表
TH
× >2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
TL
× × >VCC/3 <VCC/3
2)通过整形电路把已有的周期性变化 的波形变换为矩形脉冲。实现这一变换功能 的过程,称作“整形”。
常用的整形电路 有单稳态触发器和施密 特触发器 。
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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振荡器的暂态时间和
周期的近似计算公式为:
tw1≈0.98(R∥R1)C
tw2≈1.26RC
0
T=tw1+tw2≈
t VT+(VOH-VOL)
0v
I3
0.98(R∥R1)C+1.26RC
VT
0
t VT-(VOH-VOL)
图8-13 RC环形振荡器理想工作波形
图8-4占空比可调多谐振荡器
当三极管 T 截止时, VCC 通过 R1 、 D1 给电容 器 C 充电;若三极管 T 导通时,电容器 C 通过 R2、D2放电。因此有: 脉 冲 宽 度 0.01μF tw1≈0.7R1C 脉 冲 间 隔 时 间 tw2≈0.7R2C 振 荡 周 期 T≈0.7(R1+R2)C
图 8-5 是 5G555 定时器构 成的单稳态触发器,图
VCC
中R、C是定时元件;单
稳态触发器的输入信号 vI加在低触发端TL端,3 端是单稳态触发器输出 脉 冲 端 (vO) 。 高 触 发 端
5 0.01μF 5G555 6 vI 2 7 8 4 R 3 vO
TH
d
TH(6)和放电端D(7)连接
vO (vI1) V OH
0 vO1 (vI2) t vO2 VOL t
式中的R、C是外接,
R1是TTL与非门中的
R1。当R1>>R时, 振 荡周期为: T≈2.2RC 上式可用于近似估计
7 2 R Q T D
三极 管开 关
8.1.2 工作原理
分析图8-1所示原理图,便可以得到5G555 定时器的功能表。如表8-1所示。
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
8.1.3 集成555定时器的应用
多谐振荡器 单稳态触发器 施密特触发器
(一) 多谐振荡器
多谐振荡器是一种产生矩形脉冲波的自激振 荡器。由于矩形波含有丰富的高次谐波,所 以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。多谐振 荡器没有稳态,不需外加触发信号,当接通 电源后,便可以自动地周而复始地产生矩形 波输出。
VOH
vO
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
曲线,是施密
特触发器的电
压传输特性。
VOL 0 VCC 3 2VCC 3
vI
图8-9施密特触发器电压传输特性
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)。
环形振荡器是利用门电路固有的传输延迟时 间,将奇数个反相器首尾相接而形成的。 图8-11(a)所示的电路是一个最简单的环形振
荡器,它由三个反相器首尾相接组成。这个
电路没有稳定状态。
(一)最简单的环形振荡器
vO(vI1)
0
tpd
vO1 (vI2)
t
vI1
G1
vI2
vO1 G2
vI3
vO2 G3
施密特触发器具有回 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
8 vI TH
VCC
5
8 4
R1
3
7
D D1
Rw
5G55 R2 D2 6 5 TH vC 1 2 TL C
图8-4占空比可调多谐振荡器
占空比 t w1 0.7 R1C q tw1 tw 2 0.7( R1 R2 )C
VCC
R1 R1 R2
R2的阻值,也就改变了占 空比,而振荡周期保持不
5
0.01μF
C2输出 vC2=0,基本 RS触发器又置 1, Q=1, Q =0, 输出 vO 又跳变为高电平 vO=1 。如此连续变化,在 输出端得到矩形波输出,其工作波形如图 8-8 所示。
vI 2VCC VT+ 3 VTVCC 3 0 vO
t
t 0 图8-8施密特触发器工作波形
图8-9所示为
vO=f(vI)的关系
T
tr
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm TW T
tf Vm
脉冲波形参数
脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中, 相邻两个脉冲间的时间间隔。 脉冲频率f——频率f表示单位时间内脉冲重 1 复的次数, f T 脉冲幅度 Vm—— 脉冲波形的电压最大变化 幅度。
8.1 集成555定时器及应用
tr
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm TW T
脉冲波形参数
tf Vm
脉冲宽度Tw——从脉冲波形上升沿上升到0.5Vm起 到下降沿下降到0.5Vm止的时间。 上升时间 tr—— 脉冲波形的上升沿从 0.1Vm 上升到 0.9Vm所需时间。 下降时间 tf——脉冲波形的下降沿从 0.9Vm下降 到 0.1Vm所需时间。 Tw 占空比q——脉冲宽度Tw与脉冲周期T之比即q
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。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。
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 8.1 集成555定时器及应用 8.2 门电路构成的矩形波发生器及整形电路
一些基本概念
矩形脉冲波常作为时钟信号。波形的好坏直接 关系到电路能否正常工作。为了定量描述矩形 脉冲波,通常采用如图所示参数。
回差电压△V越大, 电路的动作电压就
vI vO
越高,抗干扰能力
越强。 施密特触发器常用 于进行波形变换及 脉冲波形的整形。
图8-10施密特触发器逻辑符号
8.2 门电路构成的矩形波发生 器及整形电路
多谐振荡器 单稳态触发器 施密特触发器
8.2.1 多谐振荡器
(一)最简单的环形振荡器
(二) RC环形多谐振荡器
在简单环形振荡电路中引进 RC 电路作为延时环节, 形成RC环形多谐振荡器。如图8-12所示。图中RC构 成延时环节, RS为限流电阻,对门 3 起限流保护作用。
C vI1 G1 vO1 vI2 G2 vO2 R vI3 G3 RS vO
图8-12 RC环形振荡器
vO (vI1) V OH
输出脉冲幅度为:Vm≈VCC
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 。 该 电 路 比 图 8-2 多 两个二极管D1、D2和一个 电位器Rw。
0.01μF VCC
5
8 4
R1
3
7
D D1
Rw
5G55 R2 D2 6 5 TH vC 1 2 TL C
如果输入信号电压vI是三角波,当vI<VCC/3时比较 器C2输出vC2=0,基本RS触发器置1,Q=1,Q =0, 输出 vO=1 。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,Q =1,输出
vO=0 。 vI 由高电位下降到稍小于 VCC/3 后,比较器
图8-1为双极型5G555定时器的原理电路和引脚排列 8 图。 4 R
+VCC 8 D TH V-C 7 6 5G555 5
V-C TH 5 6 R1 5k Ω VR1 + C1 R VC1(VR) 1 Q 3
3
1
GND
2
3
4
TL
R2 5k Ω 2 VR2 R3 5k Ω 1
+ -
C2
TL R OUT
用 555 定时器很容易 构成多谐振荡器。如 图 8-2 所 示 。 图 中 的
5
VCC
8
4
R1
3 D TH TL
0.01μF
5G555 7 6 2 1
R1 、 R2 和 C 是外接电
阻和电容,是定时元
R2
d vC C
件。
图8-2多谐振荡器
VCC VCC 5 8 4
R1
3 D TH TL
2VCC 3 VCC 3 tw1 T tw2 0
到C与R的连接处d。
TL
1
D
C
图8-5单稳态触发器
单稳态触发器在负脉冲 触发作用下,由稳态翻 转到暂稳态。由于电容 器充电,暂稳态自动返
VCC vI 0 VCC
2VCC
3 VCC vO 0
回稳态。这一转换过程
为单稳态触发器的一个 工作周期。其工作波形 图如图8-6所示。
Tw
图8-6单稳态触发器工作波形
8 4
R1
3
7
D D1
Rw
当调节Rw时,就改变了R1、
5G55 R2 D2 6 5 TH vC 1 2 TL C
变。
图8-4占空比可调多谐振荡器
(二) 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。