脉冲电路

自动
uI /3/3 比较 与V 2CC VCC 比较 C与
第一章 绪
论
二、工作波形
R +VCC 4 78 uO 3 6 555 0.01 F 5 2 1
三、主要参数
1. 输出脉冲宽度 tw uC（0+） = 0, uC（） = VCC uC（tw） = 2VCC / 3
uI
C
+ + uC
–
tW
2
&
TD
uC
uC
C
7 1
uO
t
UOH
UOL
t
第一章 绪
论
二、振荡频率的估算和占空比可调电路 uC 2V （一） 振荡频率的估算 3 CC 1. C 充电时间 tw1 1V 3 CC + uC（0 ） = VCC / 3, uC（） = VCC uO
UOH uC () uC (0 ) tw1 tw2 t W1 1 ln UOL uC () uC ( t W1 ) VCC 1 V 3 CC 1 ln ln 2 1 VCC 2 V 3 CC 充电时间常数 1= （R1+R2）C t W1 0.（ 7 R1 R2）C
T
2. C 放电时间 tw2 可求得: t W2 2 ln 2 放电时间常数 2 = R2C
t W2 0.7 R2C
第一章 绪
论
3. 振荡频率 f
2V 3 CC
1V 3 CC
uC uO
T
tw1= 0.7 (R1+R2) C t tw2 = 0.7R2C tw1 tw2
UOH
UOL
t
振荡周期： T = 0.7（R1+2R2）C 1 1 1.43 振荡频率： f T 0.7 （R1 2 R2 ）C （R1 2 R2 ）C t W1 0.（ 7 R1 R2）C R1 R2 50 0 0 占空比： q T 0.（ 7 R1 2 R2）C R1 2 R2
f
工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 2. 石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈; 3. C1 、 C2 为耦合电容, 可不要。
当 f = f0 时 , 电抗 X = 0
电阻取值范围： TTL反相器： R1= R2 = 0.7 2 k
CMOS反相器：R1= R2 =10 100 M
t
2 1
&
0 1 0
UOH
7 uO2 UOL TD O
t
外加 UCO 时, 可改变阈值和回差电压
uI 上升时与 2VCC/3 比 uI 下降时与 VCC/3 比
第一章 绪
论
三、滞回特性及主要参数 (一) 滞回特性 uO
(二) 主要静态参数
回差 电压
UOH
UOL
O
上限阈值电压
UT–
1 V 3 CC
2 V 3 CC
UT+ uI
U T
2 VC C或U C O 3 1 1 VC C或 U C O 3 2
下限阈值电压
U T
特点: uI 增大时与上限阈值比 uI 减小时与下限阈值比
回差电压
UT = UT+ – UT–
第一章 绪
论
集成施密特触发器 一、CMOS 集成施密特触发器 （一） 引出端功能图
1A 1 1Y 2 2A 3 2Y 4 5 3A 3Y 6 V 7
论
二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器 （一） 阈值探测
输入 输出
（二） 脉冲展宽 UT+ UT– uI
集电极开路输出
A uA
C
uO
（三） 多谐振荡器
R
uI
1 uO
UT+ >U < U T+ T –
uA
UT+ UT–
C
U OH U U OL OH
uO
第一章 绪
论
7.4 单稳态触发器
特点: 1. 只有两种状态: 稳态和暂稳态； 2. 外来触发 （窄） 脉冲使: 稳态暂稳态稳态； 3. 暂稳态持续时间仅取决于电路参数, 与触发脉冲无关。 用途： 定时：产生一定宽度的方波。
工作原理： 1. 反相器静态工作在转折区（放大）; 2. 由两个反相器和电容连接成正反馈电路
电路的振荡周期 T= 1.3RC
第一章 绪
论
7.5.3 石英晶体振荡器 特点：频率稳定，精度高。 1. 符号和选频特性 2. 石英晶体多谐振荡器
符号 X f0 电 容 性 电 感 性
R1
1
C2 C1
R2
1
uo
1.电路组成
2 VCC 3
8 5 6 2
+VCC 5 k
4
R
&
Q
输出 缓冲
1
3
5 k
uO
7
&
5 k
1 VCC 3
1
uD TD 晶体管 开关
分压器 比较器 RS 触发器
第一章 绪
论
7.2.2 555定时器功能
8 CO TH TR 5 6 2 1
+VCC 5 k 5 k 5 k
4 R
0 1 1 0
1 CMOS： VDD 2
uY
uA
施密特反相器
A
Y
UT+ 上限阈值电压 UT– 下限阈值电压
uY
回差电压： U T U T U T
第一章 绪
论
二、电路组成及工作原理
8 UCO 5 6 +VCC 4
uI
工作原理
Q &
1 0
1
3
uO1
+VDD
VCC 2V 3 CC 1V 3 CC
O
uI
uO
RD
4
8 7 6 5
双极型 （TTL） 电源: 4.5 16V
单极型 （CMOS） 电源: 3 18V 带负载能力强。
TH CO
第一章 绪
论
7.3 施密特触发器
7.3.1 用 555 定时器构成的施密特触发器 一、普通反相器和施密特反相器的比较
普通反相器
A
1
Y
uA
UTH ? TTL： 1.4 V
第一章 绪
论
3. CMOS 石英晶体多谐振荡器
放 大 器
RF 100 M 1 f0 1 C2
uo
为保证 CMOS 反相 器静态时工作在转折区， 偏置电阻RF 取值为 : RF =10 100 M
C1
20 pF
第一章 绪
论
第七章 脉冲电路
• • • • • 7.1 概述 7.2 集成555 定时器 7.3 施密特触发器 7.4 单稳态触发器 7.5 多谐振荡器
第一章 绪
论
第七章 脉冲电路
7.1 概述
高、低电平
1. 矩形脉冲的特性参数 0.9Um
0.5Um
1、 0
tr tW T
tf Um
0.1Um
T — 脉冲周期 Um— 脉冲幅度 tW — 脉冲宽度 tr — 上升时间 tf — 下降时间
& &
Q
1
3
uO
7
TD
uD
UTH >2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
UTR >VCC/3 >VCC/3 <VCC/3
R 0 1 1 1
uo
UOL UOL
不变
UOH
TD的状态 饱和 饱和 不变 截止
第一章 绪
论
555 定时器的外引脚
VCC DIS
GND 1 TR 2 OUT 3
555
TR–A TR–B TR+ Q
Q
H H H H
注 保持 稳态 下降沿 触发
输出脉宽 tw: t W RC ln2 0.7 RC 输入触发脉冲最 小周期 Tmin : Tmin t W tre
周期性输入触发 脉冲占空比 q: 上升沿 tW tW q 触发 Tmin t W tre
第一章 绪
论
二、可重复触发单稳态触发器 74122 1. 图形符号 TR–A TR–B TR+A TR+B
可重复触发— 在暂稳态期间, 能够接受新的触发信号。
TR TR A TR B (TR A TRB )
1&
可重复触发
Q
直接复位 RD R Rint RI Cext CX Rext / Cext RX/CX
延时：将输入信号延迟一定时间后输出。
整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。
第一章 绪
论
7.4.1 用 555 定时器构成的单稳态触发器 一、电路组成及工作原理 稳态：
8 +VCC 4 1 0 1 0 Q &
1
R 1
5
6 2
7 1 TD 饱和 截止 饱和 导通
uI
&
1 0
Q
uC
C 1
TD 饱和, Q = 0 暂稳态： 3 TD 截止, Q = 1 u 0O 引起暂稳态的原因: 1 1. 通电的随机过程； 2. uI 从 1 0 使 u2 < VCC/3， 引起 Q = 1，TD 截止。 暂稳态 稳态
uO & uF
uI
uI tW 2. 定时选通
uF uO uO
uO
第一章 绪
论
7.5 多谐振荡器
7.5.1 用555 定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成和工作原理 R1
8 +VCC 4 R1 R2
+VCC
7 8 4
5
6
R2
&
Q
1
3
uO
2V 3 CC
1V 3 CC
+ C1
6 2 1
555
3 5 C2
SS
14 13 12 11 10 9 8
VDD
6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y 1A 1B 1Y 2Y 2A 2B
VSS
1 2 3 4 5 6 7
14 VDD 13 3A 12 3B 11 3Y 10 4Y 9 8 4A 4B
CC40106
CC4093
第一章 绪
论
（二） 主要静态参数
CC40106、CC4093 的主要静态参数 电参数 名称 符号 测试条件 VDD 5 10 15 5 10 15 5 10 15 参 数 最小值 2.2 4.6 6.8 0.9 2.5 4 0.3 1.2 1.6 最大值 3.6 7.1 10.8 2.8 5.2 7.4 1.6 3.4 5 单位
第一章 绪
论
（二） 占空比可调电路
+VCC
3 D1 D 2 6 555 5 2 1 + 7
R1 R2
8
4
tw1= 0.7R1C
uO
C2
tw2 = 0.7R2C
C
R1 t W1 0.7 R1C q T (0.7 R1 0.7 R2）C R1 R2
第一章 绪
论
7.5.2 用门电路构成的多谐振荡器
Q
第一章 绪
论
2. 功能表 TR TR A TR B (TR A TRB )
输
L H H H H

入
L L H

输 出
RD TR–A TR–B TR+A TR+B
H L L L H

Q Q
L L L L H H H H
第一章 绪
论
7.4.3 集成单稳态触发器 一、非重复触发单稳态触发器 74121 非重复触发 — 只能在稳态接受输入信号。
1. 图形符号
TR TR (TR A TRB )
1 & 1
TR–A 下降沿触发输入 TR –B 上升沿触发输入 TR+
非重复触发
> RI CX RX/CX
上限阈 值电压
下限阈 值电压 滞回 电压
UT+ UT–
UT
V
V
V
二、TTL 集成施密特触发器（略）
第一章 绪
论
7. 3. 2 施密特触发器的应用 一、接口与整形 （一） 接口 把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲
MOS或 CMOS
1
正弦波 振荡器
1
（二） 整形
输入
输出
UT+ UT–
第一章 绪
Q
Rint 内接接定时电阻引出端 VCC Cext 外接定时 Rext / Cext 电阻、电容
Q
表示不属于逻辑状态连接
第一章 绪
论
2. 功能表 TR TR (TR A TRB ) 3. 主要参数
输 L H H L L H H L 入 H H L H H H 输 L L L L 出
注 复位 保持 稳态
H L L L
当定时 电容C > 1000 pF时:
tW 0.32RC
H H H H H H H



H H H

H
H H H H H
上升沿 触发
下降沿 触发
第一章 绪
论
7.4.4 单稳态触发器应用举例
一、延时与定时 1. 延时
uI
1
二、整形
uO
第一章 绪
论
7.4.2 用 门电路构成的单稳态触发器 电路组成及工作原理
稳态时： ui=0 所以uo=UOH，uc= UOH 暂稳态：当输入正脉冲,u01为低电平，电容电压不能 突变，uc为高电平，使uo为低电平。接着电容C开 始放电，电压不断降低，当电压下降到1.4V时，输 出电压返回到高电平。
第一章 绪
论
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实用的器件。
第一章 绪
论
7.2 集成555 定时器 7.2.1 555定时器电路结构与工作原理
VCC
Baidu Nhomakorabea
uI 0
2VCC/ 3
uC
VCC
RC ln 3 1.1RC 2. 恢复时间 tre 很小 2 = RCESC 3. 最高工作频率 fmax
uC ( ) uC (0 ) 1 ln uC () uC ( t W )

0
uO
tw
1 1 f max Tmin t w tre