第10章-脉冲波形的产生的整形课件

表示数字信号的波形是矩形脉冲波形，时序逻辑电路的表示数字信号的波形是矩形脉冲波形，时序逻辑电路的时钟信号也是矩形脉冲信号，时钟信号也是矩形脉冲信号，如何获取矩形脉冲信号呢？如何获取矩形脉冲信号呢？方法一：方法一：采用采用整形电路整形电路将已有的周期变化波形变换成将已有的周期变化波形变换成符合要求的矩形脉冲波形。符合要求的矩形脉冲波形。整形电路：整形电路：施密特触发器施密特触发器单稳态触发器单稳态触发器方法二：方法二：利用各种形式的利用各种形式的多谐振荡器多谐振荡器直接产生所需的直接产生所需的矩形脉冲波形。矩形脉冲波形。本章在介绍施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器本章在介绍施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的性能特点之后，的性能特点之后，将围绕广为应用的将围绕广为应用的555定时器定时器，介绍介绍怎样用怎样用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。多谐振荡器。10-1 555定时器定时器555定时器是一种中规模的数字定时器是一种中规模的数字-模拟混合集成电路，模拟混合集成电路，只要在外部配上适当的阻容元件，就可以方便地构只要在外部配上适当的阻容元件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路，成脉冲产生和整形电路，在工业控制、定时、仿声、在工业控制、定时、仿声、电子乐器及防盗报警等方面应用很广。电子乐器及防盗报警等方面应用很广。555定时器的电路结构定时器的电路结构555定时器的基本功能定时器的基本功能RSQQ+-C1C2T5k5k5k1G一、一、一、一、555555定时器的电路组成定时器的电路组成定时器的电路组成定时器的电路组成电压比较器电压比较器+-v+v-vO OvO O为高电平为高电平vO O为低电平为低电平分压器分压器VCOCO悬空：悬空：为比较器提供参考电压。为比较器提供参考电压。VCOCO外接固定电压：外接固定电压：基本基本SR锁存器锁存器RD为直接清为直接清0端。端。放电三极管放电三极管T输出缓冲器输出缓冲器GVCCRDVCO同相输同相输入端入端反相输反相输入端入端输入低电平有效。输入低电平有效。二、二、二、二、555555定时器的外部引脚定时器的外部引脚定时器的外部引脚定时器的外部引脚555GNDVCCTROUTRDDISCTHCO123487651 1、8 8：地和电源：地和电源6 6：比较器：比较器C C1 1的输入端，的输入端，也称阈值端也称阈值端TH2 2：比较器：比较器C C2 2的输入端，的输入端，也称触发端也称触发端TR5 5：控制电压输入端：控制电压输入端4 4：复位（清：复位（清0 0）端）端3 3：输出端：输出端7 7：放电管集电极：放电管集电极工作中不使用时，一般工作中不使用时，一般通过通过0.01 F电容接地，电容接地，(TH)(TR)DISCVo87546321vI1vI2防止悬空引入干扰。防止悬空引入干扰。VCCRDVCORSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4555GNDVCCTROUTRDDISCTHCO12348765(TH)(TR)DISCVo87546321vI1vI2VCCRDVCORSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4三、三、三、三、555555555555定时器的电源电压定时器的电源电压定时器的电源电压定时器的电源电压555555定时器的电源电定时器的电源电压范围很宽：压范围很宽：TTL电路：电路：VCC=316VCMOS电路：电路：VDD=318V输出高电平：输出高电平：VOH 0.9VCC输出高电平：输出高电平：VOH 0.95VDD555555定时器的输出高电平定时器的输出高电平与电源电压近似相等。与电源电压近似相等。VCC(TH)(TR)DISCVo87546321RDVCOvI1vI2RSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4RDvI1vI2VoTD四、四、四、四、555555555555定时器的基本功能定时器的基本功能定时器的基本功能定时器的基本功能电压比电压比较器较器VRRSFF输出输出T状态状态vI01111低低导导通通低低导导通通保保持持不不变变高高截截止止禁禁止止功能表功能表如果如果VCOCO悬空：悬空：VR1VR2大大出大大出0；小小出；小小出1；小大保持。；小大保持。一、施密特触发器的性能特点一、施密特触发器的性能特点二、施密特触发器的逻辑符号二、施密特触发器的逻辑符号五、施密特触发器的应用举例五、施密特触发器的应用举例三、怎样用三、怎样用555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器四、集成的施密特触发器四、集成的施密特触发器10-2 10-2 施密特触发器施密特触发器一、施密特触发器的性能特点一、施密特触发器的性能特点1、有回差特性、有回差特性输入信号从低电平输入信号从低电平上升上升的过程中，电路状态发生转换对的过程中，电路状态发生转换对应的输入电平；与输入信号从高电平应的输入电平；与输入信号从高电平下降下降的过程中，电的过程中，电路状态发生转换对应的输入电平，两者是不相同的。路状态发生转换对应的输入电平，两者是不相同的。a、反相输出、反相输出vOvI施密特触发器的电压传输特性：施密特触发器的电压传输特性：上升过程上升过程电路状态转换对应的输入电平：电路状态转换对应的输入电平：b、同相输出、同相输出正向阈值电压，正向阈值电压，下降过程下降过程电路状态转换对应的输入电平：电路状态转换对应的输入电平：负向阈值电压，负向阈值电压，VT+VT-正、负向阀值电压的差值：正、负向阀值电压的差值：回差电压，回差电压，VTVT+vOvIVT+VT-VT-施密特触发器的回差施密特触发器的回差特性可以有效地清除特性可以有效地清除叠加在输入信号上的叠加在输入信号上的干扰信号，干扰信号，抗干扰能抗干扰能力高力高。一、施密特触发器的性能特点一、施密特触发器的性能特点2、电路状态的转换过程很短，输出电压波形的边沿很陡、电路状态的转换过程很短，输出电压波形的边沿很陡施密特触发器在电路转换时，一般都有一个内部的正反施密特触发器在电路转换时，一般都有一个内部的正反馈过程，使状态转换能在很短的时间内完成，输出电压馈过程，使状态转换能在很短的时间内完成，输出电压波形的边沿很陡。波形的边沿很陡。利用这个特点，可以将边沿变化缓慢的信号波形（正弦利用这个特点，可以将边沿变化缓慢的信号波形（正弦波、三角波）波、三角波）整形整形成为较为理想的矩形波。成为较为理想的矩形波。二、施密特触发器的逻辑符号二、施密特触发器的逻辑符号vIvOvIvOa、同相输出、同相输出b、反相输出、反相输出施密特触施密特触发器的标发器的标识符识符三、如何用三、如何用555定时器构成施密特触发器定时器构成施密特触发器（一）电路组成（一）电路组成41235678VCC0.01 vIvOvOvIVCCvo87546321RDVCORSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4vIvI1vI20.01“二二-六一搭作输入六一搭作输入”VCCvo87546321RDVCORSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4vIvI1vI20.01（二）工作原理（二）工作原理RS1、vI从从0，FF保持原态保持原态，vItvOt31VCC32VCCVCCvo87546321RDVCORSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4vIvI1vI20.01（二）工作原理（二）工作原理RS2、vI从大于从大于2/3VCC，FF保持原态保持原态，vItvOt31VCC32VCC（三）主要参数（三）主要参数vItvOt31VCC32VCCvOvIVT+VT-电压传输特性：电压传输特性：41235678VCC0.01 vOvI如果如果5端端VCO外接一个控制外接一个控制电压，则有：电压，则有：VCOEWB演示演示四、集成的施密特触发器四、集成的施密特触发器1、施密特四输入双与非门、施密特四输入双与非门74132、施密特六反相器、施密特六反相器74143、施密特双二输入与非门、施密特双二输入与非门74132VOL五、施密特触发器的应用五、施密特触发器的应用1、用于波形变换、用于波形变换vIvOvOvIVT+VT-vItvOtVT+VT-VOH2、用于脉冲整形、用于脉冲整形可以将不规则变化的输可以将不规则变化的输入信号，整形成为较为入信号，整形成为较为理想的矩形脉冲波形。理想的矩形脉冲波形。3、用于脉冲鉴幅、用于脉冲鉴幅凡是幅值达到凡是幅值达到VT+的输入信号，都的输入信号，都可以被检测出来，形成输出脉冲。可以被检测出来，形成输出脉冲。vItvOtvItvOtVT+VT-VT+VT-vIvO小结小结1、施密特触发器最大的特点是具有、施密特触发器最大的特点是具有回差特性回差特性，表征该特性，表征该特性的主要参数是：的主要参数是：VT+VT-VT正向阈值电压：正向阈值电压：负向阈值电压：负向阈值电压：回差电压：回差电压：vOvIVT+VT-2、施密特触发器主要用于波形变换、脉冲整形和脉冲鉴幅、施密特触发器主要用于波形变换、脉冲整形和脉冲鉴幅等，要求能根据给定的输入信号，画出施密特触发器的输等，要求能根据给定的输入信号，画出施密特触发器的输出波形。出波形。3、重点掌握用、重点掌握用555定时器构成定时器构成施密特触发器的方法，能画出施密特触发器的方法，能画出外部连线图，计算主要参数。外部连线图，计算主要参数。41235678VCC0.01 vOvIVT+、VT-、VT一、单稳态触发器的性能特点一、单稳态触发器的性能特点二、单稳态触发器的逻辑符号二、单稳态触发器的逻辑符号五、单稳态触发器的应用举例五、单稳态触发器的应用举例三、怎样用三、怎样用555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器四、集成的单稳态触发器四、集成的单稳态触发器10-3 10-3 单稳态触发器单稳态触发器一、单稳态触发器的性能特点一、单稳态触发器的性能特点1、有一个稳定的状态和一个、有一个稳定的状态和一个“暂稳态暂稳态”单稳态单稳态2、在外界触发脉冲的作用下，电路从稳态翻转到暂稳态，、在外界触发脉冲的作用下，电路从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，电路能自动返回到稳态。在暂稳态维持一段时间以后，电路能自动返回到稳态。3、暂稳态持续时间的长短，与触发脉冲无关，只取决于电、暂稳态持续时间的长短，与触发脉冲无关，只取决于电 路本身的参数。路本身的参数。CPQ双稳态触发器双稳态触发器DQQCPJQQCPKQQTRQ稳态稳态暂稳态暂稳态单稳态触发器单稳态触发器TRtWtW二、单稳态触发器的逻辑符号二、单稳态触发器的逻辑符号TR+TR-QQ单稳态触发单稳态触发器的标识符器的标识符TR+：上升沿触发输入端。上升沿触发输入端。TR-：下降沿触发输入端。下降沿触发输入端。Q：正脉冲输出（暂稳态为正脉冲输出（暂稳态为1态）态）Q：负脉冲输出（暂稳态为负脉冲输出（暂稳态为0态）态）41235678三、如何用三、如何用555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器（一）电路组成（一）电路组成TR-QvIvOVCC0.01 RCvIvOVCC(TH)(TR)DISCvo87546321RDVCOvI1vI2RSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4QQTDvI1vI2学习重点学习重点:“暂稳态暂稳态”为什么可以自动返回稳态？为什么可以自动返回稳态？在在“暂稳态暂稳态”上停留的多长时间？该时间由什么决定上停留的多长时间？该时间由什么决定?“七七-六一搭，下六一搭，下C上上R”41235678VCC0.01 RCvIvOQQTDvI1vI2vI1vI2voTD低低导导通通保保持持不不变变高高截截止止单稳态触发器为下降沿触发，单稳态触发器为下降沿触发，无触发信号时须无触发信号时须vI 1/3VCC。（1）无触发信号时电路处于稳态）无触发信号时电路处于稳态“0”TD导通，导通，（2）触发信号到来，）触发信号到来，TD截止。截止。（3）暂稳态结束，电路自动返回稳态）暂稳态结束，电路自动返回稳态暂稳态期间，电源经暂稳态期间，电源经R对对C充电。充电。vC由由0逐渐升高，直至逐渐升高，直至vC 2/3VCC当充电到当充电到vC 2/3VCC，vI 1/3VCC，电路进入暂稳态。电路进入暂稳态。且触发信号消失，且触发信号消失，电路返回稳态。电路返回稳态。TD导通，导通，电容放电，电容放电，至至vC 0。1/3VCCvI10 2/3VCC（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 RCvIvOQQTDvI1vI2单稳态触发器为下降沿触发，单稳态触发器为下降沿触发，无触发信号时须无触发信号时须vI 1/3VCC。（1）无触发信号时电路处于稳态）无触发信号时电路处于稳态“0”TD导通，导通，（2）触发信号到来，）触发信号到来，TD截止。截止。（3）暂稳态结束，电路自动返回稳态）暂稳态结束，电路自动返回稳态暂稳态期间，电源经暂稳态期间，电源经R对对C充电。充电。vC由由0逐渐升高，直至逐渐升高，直至vC 2/3VCC当充电到当充电到vC 2/3VCC，vI 1/3VCC，电路进入暂稳态。电路进入暂稳态。且触发信号消失，且触发信号消失，电路返回稳态。电路返回稳态。TD导通，导通，电容放电，电容放电，至至vC=vI1 0。1/3VCCvI10 2/3VCC（二）工作原理（二）工作原理vItvCtvOt2/3VCCtrtW41235678VCC0.01 RCvIvOQQTDvI1vI2（二）工作原理（二）工作原理vItvCtvOt2/3VCCtrtW（三）输出脉冲宽度的估算（三）输出脉冲宽度的估算是单稳态触发器的主要技术参数，是单稳态触发器的主要技术参数，输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW由图可知，由图可知，tW等于电容电压等于电容电压vC由由0上升到上升到2/3VCC所需的充电时间。所需的充电时间。由三要素法：由三要素法：EWB仿真仿真（二）工作原理（二）工作原理41235678RCVCC0.01 vIvOQQTDvI1vI2vItvCtvOt2/3VCCtr（四）注意问题（四）注意问题为了使单稳态触发器能正常工作，为了使单稳态触发器能正常工作，输入信号的脉冲宽度一定要小于输输入信号的脉冲宽度一定要小于输出出uO的的 脉冲宽度脉冲宽度tW。当触发信号为连续脉冲时，输入信当触发信号为连续脉冲时，输入信号的最小周期应为：号的最小周期应为：tWEWB仿真仿真四、集成的单稳态触发器四、集成的单稳态触发器集成的单稳态触发器分为集成的单稳态触发器分为可重触发可重触发和和不可重触发不可重触发两种。两种。（1）可重触发的单稳态触发器：）可重触发的单稳态触发器：电路被触发进入暂稳态期间，再次加触发脉冲，电路电路被触发进入暂稳态期间，再次加触发脉冲，电路立即结束当前的暂稳态，进入新的暂稳态。立即结束当前的暂稳态，进入新的暂稳态。vItvOt（2）不可重触发的单稳态触发器：）不可重触发的单稳态触发器：电路被触发进入暂稳态期间，电路被触发进入暂稳态期间，再次加触发脉冲，电路不予再次加触发脉冲，电路不予响应，继续当前的暂稳态，响应，继续当前的暂稳态，直到该暂稳态结束。直到该暂稳态结束。vOttWtW7412274121可重触发：可重触发：不可重触发：不可重触发：五、单稳态触发器的应用五、单稳态触发器的应用1、延时、延时TR-QvIvO稳稳态态暂稳态暂稳态vItWvOvO的下降沿要滞后的下降沿要滞后vI的下降沿的下降沿tW，单稳态触发器的延时作用常被应单稳态触发器的延时作用常被应用于时序控制。用于时序控制。2、定时、定时因单稳态触发器能产生一定因单稳态触发器能产生一定脉冲宽度的矩形脉冲，利用脉冲宽度的矩形脉冲，利用这个矩形脉冲作为定时信号这个矩形脉冲作为定时信号去控制某个电路，可以使其去控制某个电路，可以使其在在tW时间内动作或不动作。时间内动作或不动作。TR&TRvO高频振荡信号高频振荡信号v Ov O间歇振荡器间歇振荡器 单稳态触发器能够把不规则的输入信号单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳的幅度取决于单稳态电路输出的高（低电平），宽度态电路输出的高（低电平），宽度tW决定于暂稳态时间。决定于暂稳态时间。3、脉冲整形、脉冲整形Iv4、电风扇温控电路、电风扇温控电路 RT为负温度系数电阻，当温度升高时电阻降低。调整为负温度系数电阻，当温度升高时电阻降低。调整RP可以改变起控温度可以改变起控温度。当温度低于起控温度时，。当温度低于起控温度时，2脚电位高于脚电位高于1/3VCC，电路处于稳态，输出低电平，电路处于稳态，输出低电平，继电器处于释放状态，电风扇静止。当温度高于起控温度时，继电器处于释放状态，电风扇静止。当温度高于起控温度时，2脚电位低于脚电位低于1/3VCC，单稳态电路被触发，单稳态电路被触发，3脚输出高电平使继电器吸合，风扇电源接通开脚输出高电平使继电器吸合，风扇电源接通开始运转，运转时间始运转，运转时间=1.1R2C2，本电路定时时间约，本电路定时时间约13分钟。分钟。5、声光控电灯延时开关、声光控电灯延时开关 555和和R5、C5组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，掌声传至压电陶瓷片时，HTD将声音信号转换成电信号（交流信号），经将声音信号转换成电信号（交流信号），经T1、T2放大，负半周触发放大，负半周触发555，使，使555输出高电平，触发导通晶闸管输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯，电灯亮；亮；光敏二极管光敏二极管3DU5组成光控电路。在白天，由于光照较强，组成光控电路。在白天，由于光照较强，3DU5完全导完全导通，使加至通，使加至VT2基极的信号通过基极的信号通过3DU5接地，接地，VT2无输出，使电路不受声信号无输出，使电路不受声信号的触发；而夜晚光照减弱，的触发；而夜晚光照减弱，3DU5截止，电路进入正常工作状态。截止，电路进入正常工作状态。小结小结1、单稳态触发器最大的特点是有一个稳态和一个暂稳态。、单稳态触发器最大的特点是有一个稳态和一个暂稳态。无触发信号时电路处于稳态，在触发信号作用下，电路进无触发信号时电路处于稳态，在触发信号作用下，电路进入暂稳态。入暂稳态。暂稳态持续时间的长短由电路电路参数决定，暂稳态持续时间的长短由电路电路参数决定，与触发信号无关。与触发信号无关。2、单稳态触发器常用于延时、定时、脉冲整形等。、单稳态触发器常用于延时、定时、脉冲整形等。3、重点掌握用、重点掌握用555定时器构成定时器构成单稳态触发器的方法，能画出单稳态触发器的方法，能画出外部连线图，估算主要参数。外部连线图，估算主要参数。41235678RCVCC0.01 vIvOQQTD主要参数：输出脉冲的宽度主要参数：输出脉冲的宽度当当5脚接脚接VCO时，时，多谐振荡器是一种多谐振荡器是一种自激振荡电路，自激振荡电路，在接通电源后，不需外加任何触发信号，就能自动产生在接通电源后，不需外加任何触发信号，就能自动产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。矩形波中包含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波中包含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器叫多谐振荡器。矩形波振荡器叫多谐振荡器。因为多谐振荡器在工作过程不存在稳定状态，因为多谐振荡器在工作过程不存在稳定状态，又称为又称为无稳态电路无稳态电路。多谐振荡器的应用：多谐振荡器的应用：产生时基信号，产生时基信号，模拟声响等。模拟声响等。10104 4 多谐振荡器多谐振荡器41235678一、如何用一、如何用555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器（一）电路组成（一）电路组成VCC0.01 vOVCC(TH)(TR)DISCVo87546321RDVCOvI1vI2RSQQ+-C1C2T5k5k5k1G4QQTDR1CR2“二二-六一搭接六一搭接C上，上，七在两七在两R间间”（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR2接通电源瞬间，接通电源瞬间，TD截止。截止。电路工作在暂稳态电路工作在暂稳态1 1态。态。在此期间，电源经在此期间，电源经R1、R2对对C充电，充电，使使vC逐渐升高，逐渐升高，当当时时TD导通。导通。电路进入暂稳态电路进入暂稳态0 0态。态。在此期间，电容经在此期间，电容经R2和和TD放电，放电，使使vC逐渐降低，逐渐降低，当当时时TD截止。截止。电路返回到暂稳态电路返回到暂稳态1 1态。态。如此不断往复，产生矩形脉冲波形。如此不断往复，产生矩形脉冲波形。vI1vI2voTD低低导导通通保保持持不不变变高高截截止止（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR2接通电源瞬间，接通电源瞬间，TD截止。截止。电路工作在暂稳态电路工作在暂稳态1 1态。态。在此期间，电源经在此期间，电源经R1、R2对对C充电，充电，使使vC逐渐升高，逐渐升高，当当时时TD导通。导通。电路工作在暂稳态电路工作在暂稳态0 0态。态。在此期间，电容经在此期间，电容经R2和和TD放电，放电，使使vC逐渐降低，逐渐降低，当当时时TD截止。截止。电路返回到暂稳态电路返回到暂稳态1 1态。态。如此不断往复，产生矩形脉冲波形。如此不断往复，产生矩形脉冲波形。vCtVCC32VCC31vOt（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR2vCtVCC32VCC31vOt（三）振荡周期的估算（三）振荡周期的估算tW1tW2EWB仿真仿真（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR2（三）振荡周期的估算（三）振荡周期的估算电路的不足：电路的不足：无法得到方波，无法得到方波，而且占空比不易调节。而且占空比不易调节。（二）工作原理（二）工作原理41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR2电路的不足：电路的不足：无法得到方波，无法得到方波，而且占空比不易调节。而且占空比不易调节。（四）占空比可调的多谐振荡器（四）占空比可调的多谐振荡器41235678VCC0.01 vOQTDCR1R2EWB仿真仿真二、用门电路构成的多谐振荡器二、用门电路构成的多谐振荡器1、环形振荡器、环形振荡器abc1G11G21G3（2）工作波形）工作波形（如右图所示）（如右图所示）（3）振荡周期和频率）振荡周期和频率一般一般tpd为几为几ns几十几十ns，故环形振荡器的振荡频率很高。，故环形振荡器的振荡频率很高。若振荡器中门的数目为若振荡器中门的数目为N，则振荡周期和频率分别为：则振荡周期和频率分别为：（1）电路构成）电路构成由大于等于由大于等于3的的奇数奇数个反相器个反相器首位相接构成。首位相接构成。(N=2K+1)t0Vat0Vbt0VcTtpd（4）用途）用途测量测量tpd（动态参数）（动态参数）2、对称式或非对称式多谐振荡器、对称式或非对称式多谐振荡器对称式多谐振荡器电路对称式多谐振荡器电路非对称式多谐振荡器电路非对称式多谐振荡器电路三、用施密特触发器构成的多谐振荡器三、用施密特触发器构成的多谐振荡器1RCVCVO（2）工作波形）工作波形（3）振荡周期）振荡周期（1）电路构成）电路构成VT+VT-VCtt00VOTW1TW2VOHVOL1R1CVCVOR2（4）电路改进（占空比可调）电路改进（占空比可调）四、石英晶体多谐振荡器（晶振）四、石英晶体多谐振荡器（晶振）当频率为谐振频率当频率为谐振频率f f0 0时，石英晶体时，石英晶体的等效阻抗最小，信号最容易通过，的等效阻抗最小，信号最容易通过，而其它频率信号均被衰减掉。而其它频率信号均被衰减掉。晶体的晶体的选频特性极好选频特性极好。为了提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶体多谐振荡器。为了提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶体多谐振荡器。555555构成的多谐振荡器的特点：构成的多谐振荡器的特点：优点：工作可靠，调节方便。优点：工作可靠，调节方便。缺点：振荡频率不能太高，一般不超过几百千赫；缺点：振荡频率不能太高，一般不超过几百千赫；受电源波动、温度变化等影响，受电源波动、温度变化等影响，频率稳定性较差频率稳定性较差。f f0 0只与晶体的材料、几何形状和只与晶体的材料、几何形状和尺寸大小有关，尺寸大小有关，而与电路中的而与电路中的R R、C C数值无关。数值无关。输出频率稳态性输出频率稳态性很高很高。X0f0f石英晶体的石英晶体的图形符号和电抗频率特性图形符号和电抗频率特性晶体的固有频晶体的固有频率或谐振频率率或谐振频率四、石英晶体多谐振荡器（晶振）四、石英晶体多谐振荡器（晶振）u石英晶体振荡器最大的优点是：石英晶体振荡器最大的优点是：频率稳定度很高。频率稳定度很高。石英晶体具有选频特性，只有频率等于石英晶体的谐石英晶体具有选频特性，只有频率等于石英晶体的谐振频率振频率fS的信号，才能顺利通过，形成自激振荡。的信号，才能顺利通过，形成自激振荡。振荡频率石英晶体的谐振频率振荡频率石英晶体的谐振频率fS（与电路的其他元件无关）（与电路的其他元件无关）u应用：应用：对振荡频率稳定性要求高的场合（如数字钟表）常对振荡频率稳定性要求高的场合（如数字钟表）常 采用石英晶体振荡器来产生时基信号。采用石英晶体振荡器来产生时基信号。电电阻阻R R1 1、R R2 2的的作作用用：保保证证两两个个反反相相器器在在静静态态时时都都能能工工作作在在线线性性放放大大区区。对对TTLTTL反反相相器器，常常取取R R0.7k0.7k2k2k，而而对对于于CMOSCMOS门，则常取门，则常取R R10M10M；C C1 1是耦合电容；是耦合电容；C C2 2的作用：抑制高次谐波。的作用：抑制高次谐波。u振荡频率：振荡频率：1 11 1RRC1G1G2C2vO有源晶振，称为有源晶振，称为oscillator，有有4只引脚，是一个完整的振荡器，其只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。1:EN或或NC2:GND3:output 4:VCC小结小结1、多谐振荡器是一种自激振荡电路，接通电源后，不需加、多谐振荡器是一种自激振荡电路，接通电源后，不需加输入信号，便可自动产生矩形波振荡信号。输入信号，便可自动产生矩形波振荡信号。2、多谐振荡器有两个暂稳态，没有稳定状态。、多谐振荡器有两个暂稳态，没有稳定状态。3、重点掌握用、重点掌握用555定时器构成多谐振荡器的方定时器构成多谐振荡器的方法，能画出外部连线图，估算主要参数。法，能画出外部连线图，估算主要参数。主要参数：振荡周期和占空比主要参数：振荡周期和占空比41235678VCC0.01 vOQQTDR1CR24、占空比可调的多谐振荡器。、占空比可调的多谐振荡器。5、掌握石英晶体振荡器的特点。、掌握石英晶体振荡器的特点。第八章第八章 小小 结结1、重点掌握施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡、重点掌握施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的工作特点和典型应用。器的工作特点和典型应用。2、理解、理解555定时器的电路结构和工作原理。定时器的电路结构和工作原理。3、重点掌握用、重点掌握用555定时器构成上述三种电路的方法，定时器构成上述三种电路的方法，三种电路主要参数的估算方法，能画出电路的输出电三种电路主要参数的估算方法，能画出电路的输出电压波形。压波形。4、掌握石英晶体振荡器的特点。、掌握石英晶体振荡器的特点。【例例】下图是用下图是用555定时器接成的延时报警器。当开关定时器接成的延时报警器。当开关S断断开后，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音。试求延迟开后，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音。试求延迟的时间的时间TD和扬声器发出声音的频率和扬声器发出声音的频率f。UO1UO2（1）123468555(1)VCC=12V164238555(2)0.01F75K 5K 100F10F1MS+C11工作波形：工作波形：TO2=0.7(R1+2R2)C=0.7(5+25)103 0.0110-6105SfO2=1/TO2 9.52kHzS闭合闭合S断开断开23VCC13VCCS闭合闭合VCC喇叭响喇叭响TDU6、U2UO1tUO2ttUC1TO21、施密特触发器最大的特点是什么？、施密特触发器最大的特点是什么？3、怎样用、怎样用555定时器构成施密特触发器？定时器构成施密特触发器？2、施密特触发器有哪些主要参数？、施密特触发器有哪些主要参数？41235678VCC0.01 vOvI41235678VCCvOvI8V具有回差特性具有回差特性正向阈值电压、负向阈正向阈值电压、负向阈值电压、回差电压值电压、回差电压“二六一搭二六一搭”1、单稳态触发器有什么性能特点？、单稳态触发器有什么性能特点？2、怎样用、怎样用555定时器构成单稳态触发器？定时器构成单稳态触发器？41235678VCC0.01 RCvIvO主要参数：输出脉冲的宽度主要参数：输出脉冲的宽度无触发信号时电路处于稳态，在触发信号作用下，电路进无触发信号时电路处于稳态，在触发信号作用下，电路进入暂稳态。入暂稳态。暂稳态持续时间的长短由电路参数决定，与触暂稳态持续时间的长短由电路参数决定，与触发信号无关。发信号无关。“七六一搭，下七六一搭，下C上上R”当当5脚接脚接VCO时，时，一、矩形脉冲的特性参数一、矩形脉冲的特性参数1、理想的矩形脉冲、理想的矩形脉冲2、实际的矩形脉冲、实际的矩形脉冲TVm0.5VmtW0.1Vm0.9Vmtrtf脉冲周期脉冲周期T脉冲幅度脉冲幅度Vm脉冲宽度脉冲宽度tW占空比占空比q上升时间上升时间tr下降时间下降时间tf理想矩形脉冲的上升时理想矩形脉冲的上升时间和下降时间都为间和下降时间都为0。周期性重复的脉冲序列中，两周期性重复的脉冲序列中，两个相临脉冲之间的时间间隔。个相临脉冲之间的时间间隔。脉冲电压变化的最大幅度。脉冲电压变化的最大幅度。脉冲前沿脉冲前沿0.5Vm处与脉冲后沿处与脉冲后沿0.5Vm处对应的时间间隔。处对应的时间间隔。