基于Proteus的数字电路分析与设计第8章 脉冲波形发生器

1 0
1 0
不允许
R'D Q'
R'D S'D Q T
S'D Q T
10 输出
01
1 截止 0 导通
1 1 保持 保持
综上所述，555功能表为：
V6
V2
<2/3 UCC <1/3 UCC
>2/3 UCC >1/3 UCC
QT 1 截止 0 导通
<2/3 UCC >1/3 UCC 保持 保持
8.2.2 定时器电路的应用
4 复位端
R'D Q' S'D Q
3 输出端
R-S触发器
2/3 UCC
UCC
5 6
5KΩ . VA
+C1+
比较结果
R'D V6
V2 R'D S'D
<2/3 UCC <1/3 UCC 1 0
5KΩ
2 VB
5KΩ
1/3 UCC
>2/3 UCC >1/3 UCC 0 1
+C2+
S'D <2/3 UCC >1/3 UCC >2/3 UCC <1/3 UCC
1. 由555定时器组成的多谐振荡器 多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，
不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于 矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,触发 器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器 产生的。
1. 由555定时器组成的多谐振荡
接通电源 器
t
0
t
8.1.3施密特触发器的应用
方案二：采用施密特触发器构成的温度控制系统
温度
vt 1
vO
冰箱
传感器
压缩机
1V/oC
实际温控波形 vt
0
vO
6V (6℃）
2V (2℃） t
0
t
8.2 555定时器及其应用
555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一 体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振 荡器和施密特触发器等多种电路。 555定时器在工业 控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。
8 UCC
4 (复位端)
R1
. C充电 5KΩ
5 6
VA
+ C1+
10
01
R2
通电前
uC=0+
uC
. 5>K<21Ω//33 UUCCCC
2
VB
+C2+
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
(c)
0
t
8.1.1 门电路构成的施密特触发器
1. 电路构成
R2
G1
G2
0vI
R1
vI’ 1 vO1
0
1
1 0
vO
G1、G2为CMOS门电路。电路中R1＜R2 。
2. 工作原理分析
（1） 当vI=0V时，vO1 ≈ VDD ， vO ≈ 0V， vI＇ ≈ 0V； 思考：为什么要求R1<R2？
8.1.1 门电路构成的施密特触发器
第8章 脉冲波形发生器
8.0 概述 8.1 施密特触发器 8.2 555定时器 8.3 集成单稳态触发器
本章基本内容
数字电路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）。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种：①直接产生； ②利用已有信号整形或变换得到。
脉冲信号产生要用多谐振荡器。
R2
G1
G2
v↓I
R1
vI’ 1 vO1
1
↓
0 →1
1→0vO
VT-
=1/2VDD
R2
vI’
(VDD VT- ) R1 R1 R2
VT-
1 2
VDD
VT
R1 vI’
1 / 2VDD
VDD
VT-
1 2 VDD(1
R1 R2
)
所以需 R1<R2
（5）当vI小于VT-时，电路转到另一稳态：vO1≈ VDD ， vO ≈ 0V。
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
VOH
vO
VOH
VOL
0
VT 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
8.2.1 555定时器的结构及工作原理 1. 分压器：由三个等值电阻构成 2. 比较器：由电压比较器C1和C2构成 3. R-S触发器 4. 放电开关管T
UCC8
电压 控制端
5
高电平 6
触发端
低电平 触发端
2
5kΩ
VA
5kΩ
VB
+C1+
+ C2+
5kΩ
放电端 7 放电管 T
1地 调转 分压器 比较器
（2）当vI升高时，vI' 也升高。当vI' 达到1/2VDD时，
G1 、 G2 输 出 状 态 将 发 生 翻 转 。 此 时 对 应 的 vI 值 称 为
VT+。
R2
R1
vI 0↑
G1
G2
vI’ 1 vO1
1
0↑
1→0
0 →1 vO
VT+
=VDD/2
R2
vI’
VT R1 R2
R2
1 2 VDD
8.1.1 由门电路构成的施密特触发器
3. 工作波形 vI
0
vO1
VT+ VT-
t
0
t
vO
0
t
8.1.3 施密特触发器的应用
1. 用于脉冲整形
1 vI
vI
0 vO
0
vO
VT+ VT-
t
twenku.baidu.com
1 vI
vI
0 vO
0
vO
VT+ VTt
t
8.1.3施密特触发器的应用
2.用于脉冲鉴幅
1 vI
vI
0
vO
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-。
0
VT+ VT-
t
t
8.1.3施密特触发器的应用
3. 用于构成多谐振荡器
vC VT+
R 1
VT-
vC
vO
0 vO
t
C
0
t
8.1.3施密特触发器的应用
4. 用于冰箱温控系统 方案一：采用电压比较器构成的温度控制系统
温度
vt
传感器
1V/oC
实际温控波形
vt
+
vO
-C
4V(4oC)
0
vO
冰箱 压缩机
4V
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。
2.施密特触发器特点： （1）输出有两种状态（输出为数字信号）； （2）输入采用电平触发; （3）对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平（VT+和VT-）。