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1 第 七 章 脉 冲 信 号 的 产 生 和 变 换 第 一 节 概 述 一 、 脉 冲 信 号 及 脉 冲 电 路 二 、 矩 形 波 参 数 1.脉 冲 幅 度 Um 2.上 升 时 间 tr 3.下 降 时 间 t f 2 4.脉 冲 宽 度 tw 5.脉 冲 周 期 T 6.脉 冲 频 率 f=1/T 7.占 空 比 q=tw/T 3图 7.1.1 常 见 脉 冲 波 形 4 tr0.9Um0.5Um0.1Um tftW T Um 5 P1 U P2图 7.1.2 矩 形 脉 冲 的 参 数 6 第 二 节 集 成 定 时 器 一 、 555定 时 器 的 结 构 1.组 成 2.各 引 脚 功 能 (1) 1脚 接 地 端 (2) 2脚 低 触 发 输 入 端 （ 触 发 输 入 端 ） 分 压 器 ， 电 压 比 较 器 ， 基 本 SREF， 集 电 极 开路 输 出 的 放 电 三 极 管 。 7 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 17-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章 Drawn By: + - - C1 C2 高触发输入端 (阀值输入TH) 控制电压输入端 低触发输入端 (触发输入TR) 6 5 2 8 1 5 k 5 k GND T Q Q R S R RD Q输出端 放电端 直接置“0”端 4 DIS (a) 结构原理图 3 7 VCC D 8 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 15-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: 555 (b) 管脚图 1 2 3 4 5678图 7.2.1 555定 时 器 9 接 UREF ， 则 高 触 发 电 平 、 低 触 发 电 平 分 别 为REFREF UU 21、 不 接 UREF ， 则 高 、 低 触 发 电 平 分 别 为CCCC VV 3132 、(3) 3脚 输 出 端 (4) 4脚 直 接 置 0端 (5) 5脚 电 压 控 制 端 UIC 10 (6) 6脚 高 触 发 输 入 端 （ 阈 值 输 入 端 ） (7) 7脚 放 电 端 (8) 8脚 电 源 端 二 、 功 能 分 析 1.当 RD=0时 ， Q=0， T导 通 2.当 RD=1时 。；， 0,32131)1( 62 RVUSVU CCCCQ=1， T截 止 11 。；， 0,32031)2( 62 RVUSVU CCCCQ、 T保 持 。；， 1,32031)3( 62 RVUSVU CCCCQ=0， T导 通 。；， 1,32131)4( 62 RVUSVU CCCC不 允 许 12 RD(4端 ) 低 触 发 输 入TR(u2) 高 触 发 输 入TH(u6) SRFFS R 输 出Q(u3) 放 电 端DIS(7端 )0 0 导 通1 1 0 1 截 止1 0 0 不 变 不 变1 0 1 0 导 通1 1 1 ccV31 ccV31 ccV31 ccV31 ccV32 ccV32 ccV32 ccV32 表 7.2.1 555定 时 器 功 能 表 13 第 三 节 555定 时 器 应 用 一 、 自 激 多 谐 振 荡 器 1.多 谐 振 荡 器一 定 频 率 和 一 定 脉 冲 宽 度 的 矩 形 波 产 生 电 路 。 2.工 作 原 理 刚 接 通 电 源 时 ： 1100 oC uSRVu ， 则 ； 第 一 暂 稳 态 14TPH TPL 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 15-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: 8 4 7 6 2 5 1 555 3 Q R V R C cc u u A B (a) 电 路 C O t5 t VCC uCCCV31 CCV32 OO tt 1 t2 t3 t4uO (b)工 作 波 形图 7.3.1定 时 器 构 成 的 多 谐 振 荡 器 15 充 电 阶 段 ： ； 第 一 暂 稳 态 1)0(1032 oCCC uSRVu ，或， 则 00132 oCCC uSRVu ， 则 ； 第 二 暂 稳 态 16 放 电 阶 段 ： ； 第 二 暂 稳 态 00)1(031 oCCC uSRVu ，或， 则 11031 oCCC uSRVu ， 则 ； 第 一 暂 稳 态 17 3.矩 形 波 参 数 CRRT BAPH )(7.0 CRT BPL 7.0 CRR BAH )(; CRBL ; CRRTTT BAPLPH )2(7.0 BA BAPLPH PHW RR RRTT TTtq 2 18 4.占 空 比 可 变 的 多 谐 振 荡 器 CRT APH 7.0 CRT BPL 7.0 CRRTTT BAPLPH )(7.0 BA APLPH PHW RR RTT TTtq 19图 7.3.2 占 空 比 可 调 的 多 谐 振 荡 器 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 16-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: 12 3 4 5 6 7 8 0.01uF 1k 10k 1k R R C D D 555 V cc A B 1 2 u O 20 例 试 用 555定 时 器 设 计 一 个 振 荡 周 期 为 1秒 ， 输出 脉 冲 占 空 比 q=2/3的 多 谐 振 荡 器 。 （ 取C=10F） 解 ： 由 于 C=10F， 得 ：由 322 BA BA RR RRq BA RR 得 ：由 1)2(7.0 CRRT BA 11.2 CRA KRR BA 48所 以电 路 图 如 下 所 示 。 21 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 16-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: 12 3 4 5 6 7 8 0.01uF 47k 2k 47k R R C 555 V cc A B u O 10uF 22 二 、 施 密 特 触 发 器 1.施 密 特 触 发 器 （ Schmitt Trigger） (1)性 能 上 有 两 个 重 要 的 特 点 输 出 信 号 从 低 电 平 上 升 到 高 电 平 时 的 转 换 电 平和 从 高 电 平 下 降 到 低 电 平 时 的 转 换 电 平 不 同 ; 在 电 路 状 态 转 换 时 ， 通 过 电 路 内 部 的 正 反 馈 过程 使 输 出 电 压 波 形 的 边 沿 变 得 很 陡 。 23 (2)分 类 及 电 压 传 输 特 性 、 符 号 分 类 施 密 特 缓 冲 器 、 施 密 特 反 相 器 电 压 传 输 特 性 、 符 号UT-一 般 为 0.8V， UT+一 般 为 1.6V。 UT=UT+ UT- 回 差 24 uOHLO UT- UT+ u I(a)施 密 特 反 相 器 的 电 压 传 输 特 性 与 符 号 25 UT+UT-HL (b)施 密 特 缓 冲 器 的 电 压 传 输 特 性 与 符 号uOO uIuO图 7.3.3 施 密 特 触 发 器 的 电 压 传 输 特 性 和 符 号 26 FF有 记 忆 作 用 。如 施 密 特 反 相 器 ：当 RD=0时 ， Q=0； 当 RD再 回 到 1时 ， Q=0。Schmitt Trigger没 有 记 忆 作 用 。当 ui为 高 电 平 时 ， uo为 低 电 平 ；如 基 本 SRFF： ( SD=1 )当 ui变 为 低 电 平 时 ， uo变 为 高 电 平 ； 27 2.由 555定 时 器 构 成 的 施 密 特 反 相 器 ， CCTCCT VUVU 3132 CCT VU 31O (b) 特 性uO u ITUTU图 7.3.4 555定 时 器 构 成 的 施 密 特 触 发 器(a) 电 路 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 16-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: Vcc V cc 12 3 4 5 6 78 u 0.01uF u u O O I 555 28 3.施 密 特 触 发 器 典 型 应 用 (1)波 形 变 换 (2)整 形 (3)鉴 幅 29 ttuOuITU OOTU (a)波 形 变 换uI uO 30 tt(b) 整 形uIuOOOTU TU 31图 7.3.5 施 密 特 触 发 器 （ 缓 冲 器 ） 的 典 型 应 用 tt(c) 鉴 幅uIuOOOTU TU 32 1.单 稳 态 触 发 器 三 、 单 稳 态 触 发 器 2. 555定 时 器 构 成 的 单 稳 态 触 发 器 (1)输 出 正 脉 冲 宽 度 （ 暂 态 时 间 ） tw=1.1RTCT (2)恢 复 时 间 tre=(3 5)RonCT (3)分 辨 时 间 td tw +tre 33 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 16-Apr-2002 Sheet of File: H:数电插图第七章第七章ddb Drawn By: Vcc 0.01uF Q u u Vcc R C 1 2 3 4 5 6 7 8 t 555 (a) 电 路 O 1 3 I T T图 7.3.6 555定 时 器 构 成 的 单 稳 态 触 发 器tw tre OuC(u6)uO(Q)OOCCV32 tttuI(u2)CCV31 (b) 波 形 34 用 555定 时 器 构 成 的 单 稳 态 触 发 器 对 触 发 信 号 的要 求 ：(1) 间 隔 应 大 于 td(2) 触 发 脉 冲 的 低 电 平 宽 度 应 小 于 tw(3) 触 发 脉 冲 的 高 电 平 应 大 于 VCC/3， 低 电 平应 小 于 VCC/3 35 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 17-Apr-2002 Sheet of File: D:PROTEL99SELibrarySch第七章 Drawn By: Vcc u u Q Vcc R R C 1 2 3 4 5 6 7 8 555 0.01uF 图 7.3.7具 有 微 分 触 发 电 路 的 单 稳 态 触 发 器 T T I O r r 3 C 36 3.单 稳 态 触 发 器 典 型 应 用 (1)定 时 (2)整 形 (3)延 时 37 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 17-Apr-2002 Sheet of File: D:PROTEL99SELibrarySch第七章 Drawn By: (a) 电 路 &1 u u u u I O I F tW(b) 波 形uIO tuIO tuFO tuO t 图 7.3.8 单 稳 作 为定 时 应 用 的 典 型 电 路 38 uIuO (a) 脉 幅 整 形(b) 展 宽 脉 冲uIuO 39 图 7.3.8 单 稳 态 触 发 器 用 于 整 形 (c) 缩 短 脉 冲 uIuO (d) 阻 塞 不 要 的 脉 冲uIuO 40 1 2 3 4 5 6 A B C D 654321 D C B A Title Number RevisionSize B Date: 17-Apr-2002 Sheet of File: D:PROTEL99SELibrarySch第七章 Drawn By: R u u Vcc u 12 5 6 7 1 2 5 6 7 (a) 电 路 555 555 T u I1 I2 O1 O2 41 uI1uO1uI2uO2 VccVccVcctW1 t W2(b) 波 形 图 7.3.10 单 稳 用 于 延 时 的 例 子 42 作 业 题7.27.57.10
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