电子技术第七章 脉冲产生与整形电路

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图7-1 555集成定时器
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7-2 方波发生器
方波发生器的输出是高、低电平相间的方波，没有 稳定状态，故方波发生器电路又称无稳态电路。 能产生方波的电路很多，它可以用运放加定时电路 构成〔见4-2〕；也可以用两个与非门经电容交差耦合 构成；或者用与非门加RC延时电路构成。本节只介绍 用555定时器加RC电路构成的方波发生器。它结构简 单，价格低廉，输出波形好，使用广泛。
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图7-8 求方波平均值用图
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二、频率测试器 1.频率测试原理 设脉冲为图7-8所示的方波，由图可以求得脉冲电压 平均值U与周期的关系，从而求得脉冲电压平均值与频 率的关系为
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图7-9 波形
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2.频率测试电路 根据式(7-3)设计的频率测试器电路如图7-9所示。 它由施密特触发器IC1、微分电路、单稳态触发器和稳 压管稳压电路组成。各环节的作用由图7-10可知：施密 特触发器将输入正弦波电压变换成方波信号uo1，经 R3C2微分电路变换成尖顶脉冲信号ui2，再经向零方向变 化的尖顶脉冲触发单稳态触发器使IC2翻转以获得边沿 陡峭，宽度规则的矩形脉冲(tp=1.1R4C3)，最后经稳压 电路稳压获得宽度和幅度不变的矩形脉冲电压uo。测出 这个电压的平均值，按规定的比例就可得输入信号的频 率。调节R6可以得到一个适当的比例系数。稳压管可选 用UZ=6 V，如2CW13。此电路可测10 kHz以下的各种 交流信号频率。
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图7-4 单稳态触发器
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图7-5 单稳态触发器输出波形
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7-4 施密特触发器
具有迟滞传输特性的触发器称施密特触发器。图7-6 是用555构成的施密特触发器。它广泛用于整形、限幅 和电平转换。
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图7-6 施密特触发器
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一、组成 将555的7脚悬空，将2、6两脚并在一起接到R1、 R2的联接点，再经耦合电容C接到输入信号ui，其余管 脚与图7-4(b)相同，就构成施密特触发器，如图7-6(a)所 示。
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二、工作原理 由于
,555的输出电压uo
为高电平。加入ui后，2、6脚电位随之变化，当 时，uo由1→0。555呈现暂态，之后uo保持0 态；当ui变化到 时，uo由0→1。555的输出 回复到原态。
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7-5 应 用 实 例
555定时电路的应用非常广泛，本章的方波发生器、 单稳态触发器和施密特触发器是几个典型应用实例，本 节再举两个应用实例，以便拓宽思路。
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图7-7 路灯照明自动控制电路
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一、路灯照明自动控制电路 路灯照明自动控制的要求是天气明亮时，路灯自动 关闭；天气阴暗时自动打开。按此要求设计的路灯照明 控制电路之一如图7-7所示。它由555、继电器J和光敏 电阻2CU2B等元件组成。光敏电阻2CU2B受光照时电 阻值变小，无光照时电阻值大，它与R1、RW组成分压 器决定555的②、⑥脚电压。
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2.方波发生器为一自激振荡器，又称为多谐振荡器， 无稳态触发器。由555集成定时器组成的方波发生器， 是利用其放电晶体管截止、导通，使电容器不断充电、 放电而形成振荡，输出矩形脉冲的，矩形脉冲的宽度和 周期取决于外接电阻、电容的数值。 3.单稳态触发器只有一种稳定状态，即输出低电平0。 当输入负脉冲时(只要其值低于 )，就会使其状态 翻转一次，输出一个正矩形脉冲，其宽度取决于外 接电阻、电容数值(对555集成定时器而言)。它输出正脉 冲的边沿总是规则的，且输入信号的下降边与输出脉冲 的下降边有一定的时间延迟，故广泛用来整形和作定时、 延时控制。
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图7-3 方波发生器输出波形
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二、周期与频率 方波发生器的周期与频率决定于元件R1、R2及C的 数值。
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7-3 单稳态触发器
数字电路中，由于种种原因使输入信号往往不是很 规则的信号，例如边沿不陡，幅度不整齐等。要能够准 确地运算和分析，就得将不规则的信号整形，变成幅度 和宽度都规则的方波脉冲信号。单稳态触发器可以实现 脉冲的整形、定时和延时控制等。 单稳态触发器只有一种稳定的状态，无外加触发信 号时一直处于稳定状态。当有了外加触发信号后，它的 状态翻转，但不能维持很久(称为暂稳态)，经一定时间 后又自动翻转回原来的稳定状态。可见，它的翻转情况 与双稳态触发器不同。
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本章小结
1.555集成定时器主要由电压比较器、基本RS触发 器以及3个5 kΩ电阻和放电晶体管组成，是模拟电路和 数字电路相结合的中规模集成电路。由3个5 kΩ电阻取 得两个参考电位，输入信号与参考电位比较后决定电压 比较器的输出，从而使RS触发器置0或置1，RS触发器 的输出也就是定时器的输出。当它外引线4脚接0时，其 输出一定是0，只有在4脚接高电平1或悬空时，其输出 方受输入信号的控制。
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第七章 脉冲产生与整形电路
内容提要
方波发生器与单稳态触发器都是数字电路的重要逻 辑元件，本章主要介绍555集成定时器的电路和原理， 以及由它组成的方波发生器和单稳态触发器。
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7-1 555集成定时器
555集成定时器是一种模拟电路和数字电路相结合 的中规模集成电路，有双极型和CMOS两种类型，其主 要部分是两个接成比较器的运算放大器和基本RS触发 器。不论哪种型号的集成定时器，输入端都有三个严格 相等的5 kΩ电阻，并由它们分压取得两个参考电位，故 名555集成定时器，其内部电路和外引线排列见图7-1(a) 和(b)。
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一、组成及原理 将外接电阻R1、R2与电容器C串联，接到电源与地 之间，将555集成定时器的触发端6脚与2脚联在一起， 接至电容C与R2串联处，即6、2脚的电位为电容器的电 位，即V6=V2=UC。7脚接到R1与R2串联处。整个电路的 联结如图7-2(a)。
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图7-2 由555集成定时器组 成的方波发生器