9194脉冲单元电路

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以CPLD为核心的脉冲信号源系统组成及工作原理(转自赛微电子网)

以CPLD为核心的脉冲信号源系统组成及工作原理时间：2011-05-31 11:37 作者：与非网来源：未知单片机产生的脉冲信号源由于是靠软件实现的，所以输出频率及步进受单片机时钟频率、指令数和指令执行周期的限制。

文中介绍了一种以CPLD为核心的脉冲信号源，脉冲信号源的参数(频率、占空比)由工控机通过I／O板卡设置，设定的参数由数码管显示，这种脉冲信号源与其它脉冲信号发生电路相比具有输出频率高、步进小(通过选用高速CPLD可提高频率及缩小步进)、精度高、参数调节方便、易于修改等优点。

1 系统组成及工作原理脉冲信号源电路核心采用一片可编程逻辑器件EPM7128SLC84—10，它属于Ahera公司MAX7000系列产品，MAX7000系列产品是高密度、高性能的CMOS EPLD，是工业界速度最快的可编程逻辑器件系列，它是在Ahera公司的第二代MAX结构基础上采用先进的CMOS EEPROM技术制造的。

MAX7000系列产品包括MAX7000E、MAX7000S、MAX7000A，集成度为600~5 000可用门，有32～256个宏单元和36—155个用户I／0引脚。

这些基于EEPROM的器件能够组合传输延迟快至5．0 ns，16位频率为178 MHz。

此外，它们的输入寄存器的建立时间非常短，能够提供多个系统时钟且有可编程的速度／功率控制。

MAX7000S是MAX7000系列的增强型，具有高密度，是通过工业标准4引脚JTAG接口实现在线可编程的，在线编程电压为5 V。

EPM7128SLC84—10有128个逻辑宏单元，2 500个门电路，8个逻辑阵列块，68个L／O管脚，速度等级为一6(传输延迟6 ns)，最高时钟频率为147．1 MHz。

整个信号产生及数码显示控制电路(不包括驱动)集成在一片中。

脉冲信号源电路由时钟源、锁存器、计数器、控制电路、驱动电路以及数码管动态扫描显示电路组成，电路框图，如图l所示。

AD9954与PLL结合

AD9954与PLL结合0 引言频率合成技术作为现在电子系统中的一种关键技术，已广泛应用于通信、雷达、电子对抗、定位导航、广播电视、遥测遥控、仪器仪表等许多领域并得到了快速的发展，它是用一个或多个高稳定、高精确度的标准频率源作为参考，通过对频率进行加、减、乘、除等一系列变换，从而产生同样高稳定度和精确度的大量离散频率的技术。

频率合成器的实现方式有4种：直接模拟频率合成器(DAS)、锁相环频率合成器(PLL)、直接数字频率合成器(AD9954)和混合结构(PLL+AD9954)。

其中，第1种已很少使用，第2～4种都有广泛的使用。

应根据频率合成器的使用场合、指标要求确定具体使用哪种方案。

随着电子技术的不断发展，各类电子系统对频率合成器的要求越来越高，对相位噪声、频率转换时间、频率分辨率、相对工作带宽、体积及功耗等多种指标也提出了更高的要求。

在某项课题研究中，根据接收机的结构，接收机需要频综部分提供一个1 514 MHz(77 200 MHz／51△1 514 MHz)的下变频本振信号，为实现载波同步，需要快速地调整下变频本振信号的频率、相位，其频率调整X围不大，在10 MHz以内。

如果单独选用锁相环频率合成器(PLL)，那么可实现结构简单、体积小、易于集成、调试方便、杂散低等优点，但是频率转换时间相对较长，而直接数字频率合成器(AD9954)是一个全数字化的系统，具有易于集成、极快的跳频速度、极高的频率分辨率和频率切换时相位连续等优点，缺点就是杂散比较大、输出频率低。

所以根据这两种频率合成器的特点，本文采用AD9954和PLL相结合，利用AD9954作为参考信号源，以AD9954激励PLL的频率合成方案。

1 系统原理以AD9954激励PLL的基本原理组成框图如图1所示，采用高稳定的石英晶体振荡器作为AD9954的参考时钟源；通过FPGA把频率控制字和相位控制字写入AD9954内部的寄存器中，AD9954便可以产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出；然后把AD9954的输出信号作为PLL的参考信号；最后根据期望输出的信号频率，设定分频器的分频比N，便得到了频率为AD9954输出频率N／R倍的时钟信号。

单次脉冲发生器电路

单次脉冲发生器电路图
安装在逻辑开关的右边。

当按、放一次按纽“P”时，可在P+、P—端同时产生正极性和负极性单次脉冲。

电路如附图1-6所示。

单次脉冲分别在输入（出）插孔板上对应的P+、P—插孔输出。

单脉冲发生器的电源与+5V电源在内部已接通。

由于采用了防抖动电路，输出电平是无抖动的。

单次脉冲本来是可以由按钮式开关来获取的，但是由于在按钮的按动过程中极易发生抖动现象，因而所获取的往往并不是单个的脉冲，而是一组数目不定的脉冲串，虽然有的电路中加有防抖动电路，但对于某些电路仍不能保证其工作的可靠性。

如图所示电路可以确保每按动一次按钮，可以取得一个脉冲，工作十分可靠。

真值表:。

简单的脉冲式发生器电路

简单的脉冲式发生器电路脉冲式发生器是一种能够产生脉冲信号的电路。

它可以被用于各种电子设备中，如数字电子时钟、计数器、计时器等。

这种电路的工作原理是通过周期性的充放电过程来产生一个具有特定频率和占空比的脉冲信号。

脉冲式发生器电路的基本构成包括电源供应、时钟信号产生、输出信号等模块。

其中，时钟信号产生模块是脉冲发生器的核心部分。

它通常由一个集成电路芯片和相关的外围器件组成。

脉冲式发生器电路的设计原则是通过合理的电路设计和参数选择来确保脉冲信号的稳定性和准确性。

在实际设计中，需要考虑电源噪声、温度漂移、器件漂移等因素对脉冲信号的影响，通过合适的电路设计和调试技术来解决这些问题。

脉冲式发生器电路的工作原理是通过一个周期性的充放电循环来产生脉冲信号。

一般来说，脉冲式发生器的工作原理可以分为以下几个步骤：1.电源供应：首先，电源供应模块会提供所需的电压和电流给脉冲式发生器电路。

这个电源供应模块通常包括稳压电路和滤波电路，以确保输出的电压和电流的稳定性和纯净度。

2.充电过程：在时钟信号产生模块中，会用一个定时器电路控制一个电容器进行周期性的充电过程。

当输入一个脉冲信号到定时器电路后，电容器开始充电。

充电时间的长短由定时器电路的参数决定，通常可以通过调节定时器电路中的电阻和电容来改变充电时间。

3.放电过程：当电容器充电到一定电压后，定时器电路会输出一个脉冲信号，通知电容器进行放电。

放电时间也由定时器电路的参数决定，通常等于充电时间的一半。

4.输出信号：放电过程结束后，脉冲信号会输出到外部电路中，用于驱动其他器件或者作为时钟信号输入到其他电路中。

通过这个周期性的充放电过程，脉冲式发生器电路可以产生稳定的脉冲信号。

在实际应用中，通过合理的参数选择和电路设计，可以产生各种不同频率和占空比的脉冲信号，满足不同的应用需求。

在脉冲式发生器电路的设计过程中，需要考虑一些关键的参数和指标，如频率稳定性、占空比稳定性、输出电压和电流等。

三极管雪崩窄脉冲电路设计

三极管雪崩窄脉冲电路设计雪崩窄脉冲电路是一种常见的电路设计，用于产生窄脉冲信号。

在设计这种电路之前，我们需要了解三极管的基本工作原理和雪崩效应。

1.三极管的基本原理三极管是一种功率放大器，由三个区域组成：发射区、基区和集电区。

在正常工作状态下，当向基区施加一个偏置电压时，就会形成一个基电流。

这个基电流会通过发射区流过三极管，并控制集电区的电流。

通过施加适当的电压和电流，我们可以控制三极管的工作状态。

2.雪崩效应雪崩效应是指当三极管的集电电压超过一定阈值时，由于电场引起的电子碰撞，电流会出现非线性增长。

这个阈值被称为雪崩电压。

下面我们将介绍如何设计一个简单的雪崩窄脉冲电路。

3.1电源首先，我们需要选择一个适当的电源，以供电给我们的电路。

通常，三极管工作时需要较高的电源电压。

选择一个适当的电源电压，比如12V或24V。

3.2驱动电路为了控制三极管的工作，我们需要设计一个驱动电路。

这个电路可以是一个晶体管开关电路，它可以将低电压输入转换为高电压输出。

这个驱动电路可以通过一个脉冲发生器产生一个窄脉冲信号。

3.3雪崩三极管选择一个合适的雪崩三极管，它必须具有合适的电流-电压特性。

选择一个具有较高的雪崩电压的三极管，以确保在工作条件下不会发生雪崩效应。

3.4放大电路设计一个放大电路，它可以将驱动电路产生的脉冲信号放大到足够的电平，以控制雪崩三极管的工作。

这个电路可以是一个共射放大器电路，其中三极管的集电极作为输出。

3.5雪崩电路保护为了防止雪崩电路的过电流和过电压，可以添加保护电路。

这个保护电路可以是一个限流电阻或一个熔断器。

3.6输出电路最后，设计一个输出电路，可以连接到雪崩三极管的集电极。

这个输出电路可以是一个电阻和一个负载，它可以将脉冲信号输出到外部电路。

总结：。

数字7章--脉冲单元电路.

vO
C
15
0 .0 1μ F C1
VC C
R
VC C R D
84
vC
7
v I1 6
vO 3
vO
vI
v I2 2 5 5 5
C
15
0 .0 1μ F C1
单稳态触发器——输出有一个稳态和一个暂稳态；在输入触发脉冲作用下进入暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
vI
1 3
V
CC
S=1
S=1
v－
C1
vO
电压比较器的功能：
阈值输入
5k Ω
1/3VCC
v I2 (2)
C2
& S
v+> v- vO=1 v+< v- vO=0
触发输入
v
, O
(7 )
5k Ω
T
G
&
1
(3 )
vO Q
vO
（3）基本RS触发器
放电端
（4）缓冲器G (5)放电三极管 T (1 )
电路符号
VC C
RD
v IC
8 5
v C (T 1 ) v C ( ) [v C (0 ) v C ( )e ]T 1 1
T11lnvvC C(( ))vvC C((0T1))
vC()VCC
vC(0)
1 3VCC
vc
vC(T1) 32VCC
2/3VCC
1(R1R2)C
2 R2C
T1
1
VCC ln
VCC
1 3 VCC 2 3 VCC
选出那些幅度大于VF的输入脉冲。
VI

四脉冲发生器

四脉冲发生器一、实验要求1、设计内容：设计一个四脉冲发生器，要求信号输出用发光二极管显示，输出波形如下所示：2、设计要求：①周期要求如上图所示。

②脉冲峰值大于8V。

3、元件清单一、实验原理本实验需要两个方波发生器，分别用与非门构成的方波发生器和集基耦合多谐振荡器来实现，原理如下： 1.与非门构成的方波发生器A上述电路有两种过程。

其一是正反馈过程。

非门G1和非门G2均处于非高电平或低电平，而A 点电压u A 上升时，G1输出电压u ~Q 下降，通过C1的耦合使B 点电压u B 下降，使G2输出电压u Q 上升，又通过C2的耦合使u A 再上升，最终使~Q 降到降到低电平，Q 升到高电平。

这个过程时间极短，是瞬间完成的；其二是暂稳态过程。

正反馈过程完成后，两个电容开始按指数规律充放电，当其中之一达到阈值电压时，电路又进入正反馈，结果是达到另一个暂稳态，如次往复循环，形成振荡。

若电路对称，即R1=R2=R,C1=C2=C,则输出方波，其重复周期为：T=2t=1.4RC为得到周期为40ms 的方波，选取参数R7=R8=61k Ω C1=C2=0.47uF 仿真如下图所示：2.集基耦合多谐振荡器集基耦合多谐振荡器如左图所示，它是一种典型的分立元件脉冲产生电路。

通常，电路两边是对称的。

接通电源后，两管均应导通。

为便于分析，假定因某种因素影响，i C1有上升趋势，那么就会发生如下的正反馈循环过程：i C1↑→u R C1↑→u A1↓→u b2↓→i b2↓→i C2↓→u R C2↓→u A2↑┐i b1↑←u b1↑←┘致使T1迅速饱和，u A1为低电平；T2迅速截止，u A2为高电平。

此后，一方面C2将通过R C2、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方面，C1将通过T1、R1构成的回路，将本身贮存的电荷（左正右负）逐渐释放。

这样u b2逐渐上升，当u b2高于晶体三极管导通电压后，将发生如下的正反馈循环：u b2↑→i b2↑→i C2↑→u R C2↑→u A2↓→u b1↓→i b1↓→i c1↓┐u A1↑← u R C1↓←┘致使T2迅速导通u A2为低电平；T1迅速截止，u A1为高电平。

(整理)光电耦合器组成的脉冲电路

光电耦合器组成的脉冲电路这里介绍的光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光脉敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。

由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。

所以应用日益广泛。

一、用光电耦合器组成的多谐振荡电路用光电耦合器组成的多谐振荡电路见图1。

当图1（a）刚接通电源Ec时，由于UF随C充电而增加，直到UF≈1伏时，发光二极管达到饱和，接着三极管也饱和，输出Uo≈Ec。

三极管饱和后，C放电（由C→F→E1→Er和由C→R F→+Ec→Re两条路径放电），uo减小，二极管在C放电到一定程度后就截止，而三极管把储存电荷全部移走后，接着也截止，uo为零。

三极管截止后，电源Ec又对C充电，重复上述过程，得出图示的尖峰输出波形，其周期，为（当RF》Re时）：T=C（RF+Re）In2图1（b）是原理相同的另一种形式电路。

图1、用光电耦合的多谐振荡器二、用光电耦合器组成的双稳态电路用光电耦合器组砀双稳态电路如图2所示。

电路接通电源后的稳态是BG截止，输出高电位。

在触发正脉冲作用下，ib 增加使BG进入放大状态，形成ib↑→i f↑→i b↑↑,结果BG截止，这种电路比普通的触发顺具有更高的抗干扰能力。

若设BG的极限电流Ic=6毫安，则R2=取为：R2≥(13-1)/(6×10)=24欧限流电阻R1可按下式计算R1≥(E-IbmRce2min)/Ibm式中：Ibm是晶体管的最大基极电流，Rce2min是光敏三极管集射间的最小电阻值。

图2、用光电耦合的双稳态电路三、用光电耦合器组成的整形电路由于用光电耦合器组成的脉冲耦合电路，其前后沿时间都比较大，因此在耦合器后面接一级晶体管的整形放大电路。

见表一列出几种整形电路的应用实例。

电路四、用光电耦合器组成的斩波电路用光电耦合器组成的斩皮电路见表二。

脉冲单元电路

二、集成门构成的单稳态触发器前几章我们学过的触发器，都叫双稳态触发器，因为它们都有两个稳定的状态。我们可以任意改变它们的状态，而我们希望它们保持不变时，它们可以稳定地保持。单稳态触发器就不同了，当我们通过触发信号使它们产生翻转后，它们不能一直保持下去，而是在一定时间后，又回到原先的状态。利用单稳态触发器，我们可以制作出许多有用的电路，如自动楼道灯、自动门、自动冲水器等。单稳态平时所处的状态称为常态，触发后暂时经历的状态叫暂态。下面我们对单稳态电路进行分析。
两个暂态时间的计算：
仍然是根据RC充放电的标准公式来计算：
Vd（最终）— Vd（暂态开始） TW = RC ln —————————————— Vd（最终）— Vd（暂态结束）
对放电周期： Vd（最终）= 0.3v
Vd（暂态开始）= 4.3v
Vd（暂态结束）= 1.4v
对充电周期： Vd（最终）= 3.6v
7、 8、 9、 10、计算R1、R2、 C值可以假设C=0.01u
集成单稳态触发器虽然各不相同，但基本形式是一样的：外接定时元件电容C，电阻R（有的内含电阻）。触发信号的形式可以有多种，正沿触发、负沿触发具有两个对称互补输出端 Q 和 /Q 上述集成单稳态触发器的定时周期通常在几十纳秒到数百毫秒之间。
四、集成门构成的多谐振荡器多谐振荡器又称无稳态振荡器，它也有两个状态，但它不能稳定于任何一个状态，而是在两者之间来回转换，所以它的输出不会是恒高或恒低，而是矩形波。所以多谐振荡器常常作为方波发生器。 1、电容正反馈多谐振荡器 VDD GND GND VDD
各时刻各点电压值的推导见书。各点电压波形见右图。微分型指R、C 的为微分连接。输入端的C1和 R1也是微分电路，其作用是使V1在触发后能够回高，与 VI低电平宽度无关。

数字电子技术脉冲电路

13
2 脉冲波的整形数字系统中的矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变。波形畸变。经施密特触发器整形后便可获得较理想的矩形脉冲波。理想的矩形脉冲波。
14
在传输的信号上出现附加噪声，经整形后在传输的信号上出现附加噪声，仍会得到较理想的矩形脉冲波。仍会得到较理想的矩形脉冲波。
15
3 脉冲鉴幅
8.2 集成555定时器集成555定时器 555
6
VDD 8 R=5k UTH UCO 6 5 UR2 R UR1 UTR 2 R 1 + C2 ﹣ + C1 ﹣ Uo2 R S Uo1
RD 4 1 ≥1 ≥1 Q Q ≥1 1 1 3 UO

2、强制复位端RD
T
7
D
1、电阻分压器： UCO用来改变参考电压、电阻分压器：当控制端5脚悬空时脚悬空时：当控制端脚悬空时：UR1=1/3VDD UR2=2/3VDD 当控制端5脚接脚接E 当控制端脚接 CC时：UR1=1/2ECC UR2=ECC
Q=0, T导通，UO=0 导通，导通
9
VDD 8 UTH 6 R=5k + 5 UR2 ﹣C2 2V U DD/3
CO
RD 4 1 ≥1 ≥1 Q Q ≥1 1 1 3 UO
当RD接高电平时
Uo2 R S Uo1
VDD/3
R UR1
UTR
2 R 1
+ C1 ﹣
T
7
D
UTH < 2 DD/3, UTR > VDD/3时 2V , 时
2
0.9Um
0.1Um
tr
tf
上升时间tr：脉冲上升沿从 Um上升脉冲上升沿从0.1 上升时间到 0.9 Um所需的时间。需的时间。下降时间t 脉冲下降沿从0.9Um下降下降时间 f：脉冲下降沿从所需的时间。到 0.1 Um所需的时间。

脉冲发生器电路原理

脉冲发生器电路原理
脉冲发生器电路原理是一种电子设备，用于产生固定频率和幅度的脉冲波形。

该电路由以下几部分组成：
1. 时钟源：提供稳定的时钟信号作为脉冲发生器的参考信号。

常见的时钟源包括晶振或时钟信号发生器。

2. 频率控制电路：根据需要设置脉冲发生器的输出频率。

频率控制电路通常采用可变电容或电感器，通过改变电容或电感的值来调节振荡电路的频率。

3. 振荡电路：产生连续波形的振荡电路。

常见的振荡电路包括RC振荡电路和LC振荡电路。

其中，RC振荡电路由电阻和电容器组成，而LC振荡电路由电感和电容器组成。

4. 整形电路：将振荡电路产生的波形进行整形，使其转变为脉冲波形。

整形电路通常采用比较器、门电路或触发器等元件。

5. 控制电路：用于控制脉冲发生器的起始时间、占空比和输出幅度等参数。

控制电路通常采用计数器、编码器、运算放大器等元件来实现。

以上是脉冲发生器电路的基本原理。

实际电路中，还可以根据需要添加滤波电路、放大电路或保护电路等功能来提高性能和稳定性。

集成电路构成的振荡电路大全

集成电路构成的振荡电路大全在电子线路中，脉冲振荡器产生的CP脉冲是作为标准信号和控制信号来使用的，它是一种频率稳定、脉冲宽度和幅度有一定要求的脉冲。

这种振荡器电路不需要外界的触发而能自动产生脉冲波，因此被称为自激振荡器。

一个脉冲波系列是和这个脉冲的基本频率相同的正炫波以及许多和这个脉冲基本频率成整数倍的正炫波谐波合成的，所以脉冲振荡器有时叫做多谐振荡器。

用集成电路构成的振荡器比用分立元件构成的工作要可靠的多，性能稳定。

本电路汇编了用各种集成电路构成的大量振荡器电路。

供读者在使用时参考。

一、门电路构成的振荡电路1、图1是用CMOS与非门构成的典型的振荡器。

当反相器F2输出正跳时，电容立即使F1输入为1，输出为0。

电阻RT为CT对反相器输出提供放通电路。

当CT放电达到F1的转折电压时，F1输出为1，F2输出为0。

电阻连接在F1的输出端对CT反方向充电。

当CT被充到F1的转折电压时，F1输出为0，F2为1，于是形成形成周期性多谐振荡。

其振荡周期T=2。

2RtCt。

电阻Rs是反相器输入保护电阻。

接入与否并不影响振荡频率。

2、图2是用TTL的非门构成的环形振荡器。

三个非门接成闭环形。

假定三个门的平均传输延迟时间都是t，从F1输入到F3输出共经过3t的延迟，Vo输出就是Vi的输入，所以输出端的振荡周期T=6t。

该电路简单，但t数值一般是几十毫微秒，所以振荡频率极高，最高可达8MHz。

3、图3是用TTL非门电路组成的带RC延时电路的RC环形振荡器。

当a点由高电平跳变为低电平时，b点电位由低边高，经门2使C点电位由高变低，同时又经耦合到d点，使d点电位上跳为高电平，所以门3输出即e点电位为低。

随着c充电电流减少，d点电位逐渐降低，低到关门电压时门3关闭，e点由低变高，再反馈到门1，使b点由高变低，d点下降到较负的电压值，保证门3输出为高。

当c放电使d点上升到开门电压时，门3打开，e点又由高变低，输出电压Vo又回复为低电平，如此交替循环变化形成连续的自激振荡。

数字电子钟逻辑电路设计

4．译码、显示电路
译码、显示很简单，采用共阴极LED数码管LC5011-11和译码器74LS248，当然也可用共阳数码管和译码器。
5．整点报时电路
当计数到整点的前6秒钟，此时应该准备报时。当分计到59 分时，将分触发器QH置1，而等到秒计数到54秒时，将秒触发器QL置1，然后通过QL与QH相与后再和1 s标准秒信号相与而去控制低音喇叭鸣叫，直至59秒时，产生一个复位信号，使QL清 0，停止低音鸣叫，同时59秒信号的反相又和QH相与后去控制高音喇叭鸣叫。当计到分、秒从59:59～00:00时，鸣叫结束，完成整点报时。
1.3 设计方案提示
1．秒脉冲发生器
如图9-5所示为秒脉冲发生器的电路结构。
图9-5 秒脉冲发生器的电路结构
2．计数译码显示
以“日”计数译码显示为例，设计七进制计数器时，应根据译码显示器的状态表进行（日用数字8代替），如表9-1所示。
Q4
Q3
Q2
Q1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1.4 主要元器件选择
数字电子钟的主要元器件如下。
（1）通用实验底板。（2）直流稳压电源。（3）集成电路：CD4060、74LS74、74LS161、74LS248及门电路。（4）晶振：32 768 Hz。（5）电容：100 μF/16 V、22 pF、3～22 pF之间。（6）电阻：200 Ω、10 kΩ、22 MΩ。（7）电位器：2.2 kΩ或4.7 kΩ。（8）数显：共阴显示器LC5011-11。（9）开关：单次按键。（10）三极管：8050。

第9章脉冲单元电路PPT课件

C2 5kΩ
G1
G3
Q
&
&
1
③0
Q
G2 0
&Q
⑦ D IS
T
①
9-12
①RD=0时，Q=1，Q=0，T导通。（直接置0） ②RD=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1， Q=1、Q=0，T导通。（⑥、②管脚为1、1，③管脚为0）
+VCC ⑧
④ RD 1
VC ⑤
＞2VCC/3
暂自动暂
稳
稳
态
态
Ⅰ 自动 Ⅱ
9-8
9.3 555定时器及其应用
555定时器是一种多用途的单片中规混合集成电路，它使用方便，应用灵活，用途及其广泛，只需要添加有限的外围元器件，就可以构成许多实用的电子电路。本章中仅讨论555定时器构成脉冲单元电路的应用
9-9
1.555定时器电路结构：
控制电压端
T
①
9-15
(2).功能表：
直接复位RD
④管脚
0
复位控制TH
⑥管脚
×
置位控制TR
②管脚
×
输出Q
③管脚
0
放电管T
⑦管脚
导通
1
＞2
3
VCC
1
＞1
3
VCC
1
0
导通
1
＜2
3
VCC
0
＞1
3
VCC
1
不变
不变
1
＜2
3
VCC
0
＜ 13
VCC
0
1
截止
1
＞2
3

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vO1
vCC
t
vO1
vO2
1
0
t
vCvCR
&
&
vO2
vth
1
t
0 0 vI
vc
vR R
tw
t1
t2
t
9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路
(1) 输出脉冲宽度tw
3. 主要参数的计算
vRtvR vR0vR et 三要素公式
twlnvvRR vvRR0tw
vI ` tpi
估算 R(0+) = 3.0 R() =0
(1) 工作原理
输出脉冲宽度： tw≈0.7RC
Cext
Rext
电路稳态 : Q=0, 电路暂稳态 : Q=1,
Q 1 Q 1
Cext/Rext Rint
G4
B
& a
G5 & ≥1
G6 0
1
Rint
G7
1
G1
A1
&
A2
G2
&0
G8 1
1
Q
G3 &
0
1
Q
0
G9
在暂稳态期间即使有触发信号输入，在a点不产生触发脉冲，只有等电路返回稳态后，电路才会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器。
• 施密特触发器是一个双稳态电路，当输入信号维持不变时，输出电压不会发生改变。
• 施密特触发器有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性。
vO V OH
vI 1
vO1
vo
V OH
vI 1
vo
V OL
V OL
o
VTL
VTH
vI
o VTL
VTH
vI
(a)
20201 集成门组成的施密特触发器
施密特触发器原型电路 v I
1.4
vI
G3 vO3
S G1 &
Q
0.7
t
vO 1
D
&
Q
R G2
(a)
t
1
置0 保置1 保置0
持
持
9.2.1 集成门构成的施密特触发器
施密特触发器的电压传输特性
vI
G3 vO3
S G1 &
输入
VT+
VT-
输出
施密特触发器的应用
2. 合理选择回差电压消除信
vI
vT1
号上的干扰
vT2
t vo
t vo
t
施密特触发器的应用
3. 幅度鉴别
vI (VT+) Vth
0
t
vo
0
t
9.3 单稳态触发器
9.3.0 门电路组成的微分型单稳态触发器 9.3.2 集成单稳态触发器 9.3.3 单稳态触发器的应用
1
3
a NC
G5 & ≥1
G6 1
Rint
G7
R in t
1
G2 &
1 2 Cext/Rext
11
Cext
A1(3) ≥ 1
G8 1
74121
Q Q(6)
G3
10
&
Rint
A 2(4 )
9
B(5)
8 NC
1
&
Q
Q (1 )
G9
触发信号控制电路
微分型单稳触发器
输出缓冲电路
9.3.2 集成单稳态触发器 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
(b )
输入端带有施密特触发器的集成逻辑门
1. CMOS集成施密特触发器CC40106 2. TTL集成施密特触发器74LS14
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VD D
13
6A
12
6Y 11 5A 10 5Y 9 4A 8 4Y
CC40106
1A 1 1Y 2
9.3.2 集成单稳态触发器 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
(2) 功能表（3）电路连接
定时电容
74121功能表
定时电阻——内部定时电阻——外部
A1 A2 B Q Q
0X 1 0 1 X0 1 01
XX 0 0 1
Q
NC 1 2
A1 3 A2 4 B
5
Q6
GND 7
VCC
0.7
VTL ΔVT
（b）下限阈值电压VT L
t
vI下降过程中，输出电压由第二 vO 1
稳态跳变到第一稳态时，所对应
的输入电压值。（VTL=0.7V）
t
（3）回差电压ΔVT
ΔVT= VTH－VTL=0.7V
9.2.1 集成门构成的施密特触发器
施密特触发器的工作特点：
• 施密特触发器属于电平触发电路，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
G ND 7
14 VC C
13
6A
12
6Y 11 5 A 10 5 Y
9
4A
8
4Y
74L S 14
施密特触发器的应用
1. 波形变换及整形 • 接口电路——将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形
正弦波振荡器
1 V O
• 整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲
tw
tw
(b)
9.3.2 集成单稳态触发器
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74XX121
Q
B NC 1
2
A1
3 AG1 1
A2&
A2
4
B
5
Q6
GND 7
R in t Cext
RexRt ext/C ext
R int C ext
VCC
Cext/Rext R(in1t1 )
(9) (10)
G4
&1 4 NC
vO1
vCC
t
=RC
R(tW) = 1.4
t
(2) 恢复时间tre
vCvCR
tre 3 5
vth
(3) 最高工作频率 fmax
vO2 tw
t
fmax
1 Tmin
1 tw tre
t1
t2
t
9.3.2 集成单稳态触发器
两种工作情况
不可重复触发
不可重复触发 vI
vO
vI
可重复触发
vO
tw
tw
(a)
被重复触发
9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路
1. 电路
vO1
vO2
&
&
vI
vc R
与非门构成
vO1
vO2
1
1
vc R vI
或非门构成
9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路
2. 工作原理
a) 没有触发信号时，电路处于一种稳态
vI `
vO1
vCC vvCCR
vO2
tpi
vth
tw
Q
D
&
Q
R G2
vI
1
VT+
vO
VT_
0
t
VDD
vO
0
(a) 工作波形
t
0 VTL
VTH vI
(b) 传输特性曲线
9.2.1 集成门构成的施密特触发器
施密特触发器的电路参数
（a）上限阈值电压VTH vI上升过程中，输出电压由第一稳态跳变到第二稳态时，所对应的
vI
1.4
VTH
输入电压值。（VTH=1.4V）
11X01
1 4 NC
1
1
1 3 NC 12
11
1 1 Cext/Rext
1
1 0 Cext 9 Rint
0X
8 NC 两种触发方式 X 0
9.3.2
集成单稳态触发器 RAQ D 1 2
t1
t2
t
vO1 0
t
&
t
vI 1
1
t
vO2 1
&
vc
vR 0
R
9.3.0 集成门构成的微分型单稳态触发器原型电路 vI vo1
v
R
vO2
b) 外加触发信号后，电路进入暂稳态
c) 电容充电，VR下降至Vth，电路由暂稳态自动返回到稳态
d) 电容放电恢复，电路回到初始状态
vI `
vR
vO2
vO1
tpi