数字电子技术 第06章 脉冲产生整形电路 多谐振荡器.ppt

VCC (+5V)
VCC (+5V)
8
4
R
8
4
7
vI
6 555 3 vO1 T
C
2
7
3 vO2
1
vO
6 555
2
15
15
D1
D2
v I
VT+ VTVI Vo1 2 3 VCC VC
Vo2
Vo
6.2 如图所示，555构成的施密特触发器，当输入信 号为图示周期性心电波形时，试画出经施密特触发 器整形后的输出电压波形。
C15
秒脉冲
f14
f
2Hz
1Hz
CMOS石英晶体多谐振荡器产生f=32768Hz的基准信号， 经T/触发器构成的15级异步计数器分频后，便可得到稳定度 极高的秒信号。 这种秒脉冲发生器可做为各种计时系统的 基准信号源。
练习一： 6.1 图为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信 号，其幅值vIm=4V。 （1）对应vI分别画出图中vo1、vo2、vo三点的电压波形； （2）说明电路的组成及工作原理。
1
VCC ln
VCC
vc

1 3 VCC 2 3 VCC
0.7(R1 R2 )C
T2 0.7R2C
2/3VCC
（3）电路振荡周期T
1/3VCC
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
0
t
（4）电路振荡频率f
f 1 1.43
vo
T (R1 2R2 )C
（5）输出波形占空比q
由晶体本身的特性决定： fs≈ fp≈ f0（晶体的标称频率） 石英晶体的选频特性极好，f0十分稳定，其稳定度可达10-10～10-11。
u
X
感性
石英 晶体
0
fs fp
f
u
容性
2. 石英晶体多谐振荡器
（1）串联式振荡器
C2
R1
R2
G1
C1
G1
1
1
vo
R1、R2：使两个反相器都工作在转折区，成为具有高放大倍数的放大器。
2/3VCC
R&
(6)
C1
R2
vI1
5k Ω
vC
1/3VCC
& & S
(2)
C2
vI2
C
5k Ω
(7)
T
放电端
(1)
G 1 (3)
vO
2. 振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
T1

1
ln
vC () vC (0 ) vC () vC (T1 )
（2） 电容放电时间T2
100μF
555 3
vO
(B)
vI2 2
C2 0.01μF
14 RD
练习三：报警器
VCC (+12V)
R1 10kΩ
VCC RD
8
4
7
R2
150kΩ
555 3
vI1 6 (A)
vC
vI2 2
R3
C1 10μF
15 0.01μF
R4
R5 10kΩ
vC
10kΩ 100kΩ
VCC RD
8
4
7
100μF
vI1 6
T1
T2
q T1 R1 R2 T R1 2R2
0 T
t
二． 占空比可调的多谐振荡器电路
利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开， 再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。
可计算得： T1=0.7R1C
T2=0.7R2C
R1
占空比：
q T1 T1
R2
D2
555 (B)
3
vO
vI2 2
C2 0.01μF
15
本章小结
1．施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形 脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数 字系统提供标准的脉冲信号。
2．多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号， 就可以自动地产生出矩形脉冲。用555定时器可以组成多谐 振荡器，用石英晶体也可以组成多谐振荡器。石英晶体振
对 于 TTL 门 ， 常 取 R1=R2=0.7 ～ 2kΩ ， 对 于 CMOS 门 ， 常 取 R1=R2=10～100MΩ ；C1=C2是耦合电容。
石英晶体工作在串联谐振频率f0下，只有频率为f0的信号才能通过，满 足振荡条件。因此，电路的振荡频率= f0，与外接元件R、C无关，所以这 种电路振荡频率的稳定度很高。
vO
vC
vI2 2 555 1
T
5
C 20μF
0.01μF
vx
100Ω DZ
10kΩ
练习二：间歇振荡器
VCC (+12V)
R1 10kΩ
VCC RD
R4
8
4
7
3
R2
150kΩ
vI1 6
555 (A)
vC
vI2 2
R3
R5 10kΩ
vC
15 C1
10μF
0.01μF
10kΩ 100kΩ
VCC
8
7
vI1 6
荡器的特点是fo的稳定性极好。
3．555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密 特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成 各种灵活多变的应用电路。
6.3 多谐振荡器
多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器。 一． 用555定时器构成的多谐振荡器
1. 电路组成及工作原理
VCC
vc
R1 P
VCC RD 84
7
2/3VCC 1/3VCC
R2 vI1 6 555 3
vO
0
t
vC
vI2 2
vo
C
15
0.01μF
C1
0
t
VCC
(8)
(4)
R1
5kΩ
P
T T1 T2

0.7 R1C
0.7R1C 0.7R2C
R1 R1 R2
vC
C
VCC
VCC RD
8
4
7
D1
vI1 6
3
vO
vI2 2 555
15
0.01μF C1
三． 石英晶体多谐振荡器
1.石英晶体的选频特性
有两个谐振频率。当f=fs时，为串联谐振，石英晶体的电抗X=0； 当f=fp时，为并联谐振，石英晶体的电抗无穷大。
VCC (+5V)
8
4
7
vI
6 555 3 vO
2源自文库
15
vI
vO
6.3 一过压监视电路如图所示，试说明当监视电压vx 超过一定值时，发光二极管D将发出闪烁的信号。 提示：当晶体管T饱和时，555的管脚1端可认为处于 地电位。
VCC
R1 10kΩ
VCC RD
8
4
7 100kΩ
RW
vI1 6
3
510Ω
D
四．多谐振荡器应用实例 1. 简易温控报警器
T 20k R1
3AX31
100k R2
2k R3 0.01μ C
VCC RD
8
4
7
vI1 6
3
555
vI2 2
15
VCC （ +6V）
C2 10μ/10V
0.01μ C1
2. 双音门铃。
R3 3.9k
3k R1
3k R2
C 0.1μ
D1
VCC RD
8
（2）并联式振荡器
RF 10M Ω
G1
G2
1
1
vo
C2 20p F
C1 5～ 50pF
RF是偏置电阻，保证在静态时使G1工作转折区，构成一个反相放大器。 晶体工作在略大于fS与 fP之间，等效一电感，与C1、C2共同构成电容三点
式振荡电路。电路的振荡频率= f0。 反相器G2起整形缓冲作用，同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响。
4
8Ω
7
C2
vI1 6 555 3
vI2 2
47μ
15 C1
0.01μ
VCC （ +6V） AN
D2 2CP P C3 R4 47μ 4.7k
3. 秒脉冲发生器
R
1
1
T 触发器
FF1
FF2
Q1
Q2
C1
C2
C2
C1
f0
f1
32768Hz 16384Hz
f2 8192Hz
FF14
FF15
Q14
Q15
C14