资源描述
多谐振荡器又称矩形波发生器。多谐振荡器又称矩形波发生器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成。（一）最简单的环形振荡器（一）最简单的环形振荡器 利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器单的环形振荡器:&321uo3uo2uo1一一.门电路构成的多谐振荡器门电路构成的多谐振荡器9.1 多谐振荡器多谐振荡器&321uo3uo2uo1 设设 uo3 的初始状态为的初始状态为0:010101 用波形图来表示用波形图来表示,则为则为:uo30t优点优点:电路结构简单电路结构简单,所用元件少。所用元件少。缺点缺点:频率太高频率太高,并且不可调整。并且不可调整。123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1 在原电路的基础上添加在原电路的基础上添加RC延时电路延时电路,便可以便可以克服上图的不足克服上图的不足:下面将结合它的工作波形说明其工作原理下面将结合它的工作波形说明其工作原理:（二）（二）RC环行振荡器环行振荡器0tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2假设：开始时假设：开始时uo=0电容上的电流，电容上的电流，uA下降下降uAUT时，时，uo不反转。不反转。0tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2当当uA=UT时，时，uo反转，反转，uo1、uo2也一起反转。也一起反转。123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUT 由于电容电压不能由于电容电压不能 突变突变,当当uo1 发生下跳发生下跳时时,uA有一突变。有一突变。U123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTUUo1uo2，电容充，电容充电电,uA上升。上升。只要只要uAUT，uo就就不反转。不反转。123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU当当uA=UT 时，时，uo、uo1、uo2反转反转123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于由于uo1上跳，电容上跳，电容电压不能突变，所以电压不能突变，所以uA上跳，然后上跳，然后uA开始开始下降下降电流方向电流方向123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU输出信号的周期近似为输出信号的周期近似为:T=2.2 RC&R1 C2 R2C1uof(a)石英晶体多谐振荡器(b)石英晶体阻抗频率特性0Xf0电容性电感性(三）、三）、石英晶体石英晶体多谐振荡器多谐振荡器电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1R2R0.7 k2k，而对于CMOS门，则常取R1R2R10k100k；C1C2C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。9.2 单稳态触发器简称单稳。单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是它的突出特点是:输出端只有一个稳定状输出端只有一个稳定状态态,另一个状态则是暂稳态另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态它可以由稳定状态转入暂稳态,但是但是,经过一经过一定时间以后定时间以后,它又会自动返回原来的它又会自动返回原来的 稳定状态。稳定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回学习的重点学习的重点:为什么会自动返回为什么会自动返回?需多少时间需多少时间?uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11、微分型单稳态触发器（1）没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo11，uo20。0011uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1110（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。uiCuA1(a)电路(b)波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP10011（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。脉冲宽度：tp=0.7RC2 集 成 单 稳 态 触 发 器 (a)74121 的引脚排列图 14 13 12 11 10 9 874121 1 2 3 4 5 6 7 Rext/CextVCC NC NC Cext Rin NC Q NC TR-TR-B TR+Q GNDTR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+是上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接定时电阻R（R=1.4k40k）接在VCC和Rext/Cext之间，外接定时电容C（C=10pF10F）接在Cext（正）和Rext/Cext之间。74121内部已设置了一个2k的定时电阻，Rin是其引出端，使用时只需将Rin与VCC连接起来即可，不用时则应将Rin开路。74121的输出脉冲宽度：tp0.7RC 14 13 12 11 10 9 874122 1 2 3 4 5 6 7(b)74122 的引脚排列图 TR-TR-B TR+A TR+B RD Q GND Rext/CextVCC NC Cext NC Rin QTR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5k50k）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。当定时电容C1000pF时，74122的输出脉冲宽度：tp0.32RC 0tv0vt2.VOVAVBVBVAVOTW TWTWttVOVO00t1t29.3 RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRRRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V 18VRSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR 三个电阻三个电阻构成的分压器构成的分压器给给 两个比较器两个比较器提供提供基准电压基准电压:A1 的为的为 2VCC/3,A2 的为的为 VCC/3。首先讨论上图中首先讨论上图中加彩色部分加彩色部分的的电路的工作原理。电路的工作原理。101000阈值端阈值端触发端触发端THTRRS比较的结果比较的结果2VCC/3小于小于2VCC/3小于小于VCC/3大于大于VCC/3小于小于VCC/3大于大于大于大于2VCC/3SR+-A1A2VCCTHCOTR876521RRR阈值端阈值端触发端触发端晶体管晶体管TRSQuo100100保持保持0110保持保持保持保持导通导通截止截止RSQ1001000101保持保持 保持保持Q11禁止禁止禁止禁止RS 触发器功能表触发器功能表附录附录:VCCTHCOTRDuoRD31RSQQ+-A1A2T876452RRR 综合以上的综合以上的分析结果分析结果,便可得便可得到到555的功能表的功能表:阈值端阈值端触发端触发端THTR2VCC/3VCC/3大于大于大于大于2VCC/32VCC/3VCC/3VCC/3小于小于小于小于小于小于大于大于保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tuo0111001导通导通导通导通截止截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT555定时器的应用定时器的应用(1).双稳态触发器双稳态触发器:微电机起动停车控制电路。微电机起动停车控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机微电机555S1:起动按钮起动按钮S2:停车按钮停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机微电机555uo阈值端阈值端触发端触发端THTR大于大于小于小于小于小于小于小于保持保持保持保持RD晶体管晶体管Tuo011101导通导通导通导通截止截止VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3 仅仅按下按下起动按钮起动按钮 S1,则则 TR VCC/3;未按未按 S2,当然当然 TH VCC/3,TH 2VCC/3,TR VCC/3 按钮按钮 S 处于打开状态时：处于打开状态时：uo=0,555内的管内的管T导通导通,电容电容 CT 被短路被短路,TH=0.3V。0tuCT2VCC/30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo按一下按一下 S,TR VCC,已有已有 TH 2VCC/3,且且已已 有有 TR VCC/3,uo=0;555内的晶体管内的晶体管T也由截也由截止变成导通止变成导通,电容电容CT 迅速迅速放电而变成放电而变成 0V。0tui0tuCT2VCC/30tuo48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo 由以上过程可以看出由以上过程可以看出:按钮每按动一次按钮每按动一次,uo 便输便输出一个正脉冲出一个正脉冲,其宽度其宽度 TW 由由 RT CT 决定决定。48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ红红白白D1D2按一下按一下按钮按钮 S未按未按uo0J的线圈的线圈不通电不通电J 的结点的结点不动作不动作红灯红灯 白灯白灯亮亮灭灭1通电通电闭合闭合亮亮灭灭红灯亮的时间即为曝光时间红灯亮的时间即为曝光时间 TWTW =1.1 RT CT(3).多谐振荡器多谐振荡器:简易电子琴电路简易电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3首先说明如何用首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器:输出波形输出波形48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC 设电容设电容C 原先未充电原先未充电,故故 TH =TR 2VCC/3,立即立即 uo=0,同时同时555内的管内的管 T 导通导通,电容电容 C 经经 R2 7#T1#放电放电,一直至一直至VCC/3,使得使得uo 回到回到 1,进入循环进入循环.t1t2t348162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3T1T2输出方波的输出方波的周期周期 T的计算的计算:T=T1 +T2 =0.7(R1+2R2)C 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3T1T248162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC如何改变方波的占空比？如何改变方波的占空比？改变充放电回路的时间常数！改变充放电回路的时间常数！48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出的阻值来改变输出方波的周期方波的周期,使外接的喇叭发出不同的音调使外接的喇叭发出不同的音调。
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