电子技术第19讲脉冲产生与整形

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,（,6-,*,）,第,19,讲,第,16,章 脉冲信号的产生与整形,16.1,由门电路构成的多谐振荡器和,单稳态触发器,16.2,集成单稳,74123,16.3,集成定时器,555,第,16,章 脉冲波形的产生与整形,16.1,由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器,16.1.1,由门电路构成的多谐振荡器,16.1.2,由门电路构成的单稳态触发器,16.2,集成单稳态触发器,74LS123,16.2.1,集成单稳态触发器,74LS123,的功能,16.2.2,集成单稳态触发器,74LS123,的应用举例,16.3,集成定时器,555,16.3.1 555,定时器的工作原理,16.3.2 555,定时器的应用,16.1,由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器,一、由奇数个非门组成的多谐振荡器,利用门电路的传输延迟时间，将奇数个非门首尾相接，就可以构成一个简单的多谐振荡器（环行振荡器）,:,1,1,1,u,1,u,2,u,3,0,t,u,3,缺点,:,因门电路传输延迟时间很短（,10nS,左右），所以振荡频率太高,并且不可调整。,16.1.1,由门电路构成的多谐振荡器,二、带,RC,延时电路的多谐振荡器,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,时间常数,RC,门电路传输延迟时间,u,3,周期：,T,2.2 RC,R,S,：,限流电阻，几百,输出,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,假设：开始时,u,3,=0,当,u,A,U,T,时，,u,3,不反转,u,1,C,R,1,u,2,=0.3V,A,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,带,RC,延时电路的环行振荡器分析,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,当,u,A,=U,T,时，,u,3,反转，,u,1,、,u,2,也同时反转,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,由于电容电压不能 突变,当,u,1,发生下跳时,u,A,有一突变。,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,u,2,u,1,，,电容反向充电,u,A,上升。,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,当,u,A,=U,T,时，,u,3,、,u,1,、,u,2,反转,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,U,由于,u,1,上跳，电容电压不能突变，所以,u,A,上跳，然后,u,A,下降,，进入下一个周期。,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,T,0,t,u,3,0,t,u,2,0,t,u,1,0,t,u,A,U,T,U,可以推导，输出信号的周期近似为,:,T,2.2 RC,1,1,1,u,1,u,2,u,3,C,A,R,R,S,G,1,G,2,G,3,三、,RC,耦合式振荡器,0,t,u,o,0,t,u,A,1,1,R,1,R,2,C,2,C,1,u,o,A,当,R,1,=R,2,=R , C,1,=C,2,=C,时,输出信号的周期近似为,:,T,1.4 RC,四、石英晶体振荡器,输出方波,u,O,的频率,=,石英晶体的固有谐振频率,石英晶体等效电路,石英晶体,1,1,R,1,R,2,C,u,o,A,R,1,=R,2,=1k,C=0.1,F,优点：振荡频率稳定，精度高，常用作基准信号源,单稳态触发器,:,输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。,稳定状态,稳定状态,暂稳态,16.1.2,由门电路构成的,单稳态触发器,由外部触发后，由稳定状态变为暂稳态,经延时电路延时后，又自动返回稳定状态,一、由门电路构成的积分型单稳态触发器,0,t,u,i,u,1,u,A,u,2,0,t,0,t,0,t,t,1,当,u,i,=0,时,u,1,u,2,R,C,1,&,u,i,A,u,i,：,外部触发脉冲,当,u,i,上跳时，,u,1,下跳,因,u,A,不能突变，所以,u,2,下跳,0,t,u,i,u,1,u,A,u,2,0,t,0,t,0,t,t,1,u,1,下跳后，,C,放电，,u,A,下降,U,T,T,W,T,W,=1.1RC,u,1,u,2,R,C,1,&,u,i,A,当,u,A,=U,T,时，,u,2,上跳，输出一个宽度为,T,W,的负脉冲,当,u,i,下跳时，,u,1,上跳，,C,再充电，,u,A,上升为高电平。,u,A,0,t,U,T,u,2,0,t,0,t,u,i,u,1,0,t,t,1,t,3,缺点：,若,C,的放电太慢，在,t,1,- t,3,期间,u,A,U,T,失去对,u,2,低电平宽度的控制作用,u,1,u,2,R,C,1,&,u,i,A,u,2,将随着,u,i,变为,0,而变为,1,u,1,u,2,R,C,1,&,u,i,A,&,u,i,1,u,3,( a ),( b ),改进型电路,u,1,u,2,R,C,1,&,u,i,A,u,1,u,A,u,2,0,t,0,t,0,t,u,i,0,t,U,T,0,t,u,i,t,1,t,1,改进的积分型单稳触发器工作原理,特点,:,输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响,u,1,u,2,R,C,1,&,ui,A,&,ui,1,u,3,二、由门电路构成的微分型单稳态触发器,(,略,),16.2,集成单稳态触发器,74LS123,74LS123,内部包括两个独立的单稳。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻,( R,T,),和定时电容,( C,T,),决定。单稳的翻转时刻决定于,A,、,B,、,CLR,三个输入信号。,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,1,2,16.2.1,集成单稳态触发器,74LS123,的功能,触发,74LS123,功能表,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,+5V,清0,CLR,A,B,Q,Q,说明,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,稳态,稳态,触发,触发时：,Q,端得到正脉冲,Q,端得到负脉冲,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,+5V,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,+5V,“1”,T,W,=,0.45 R,T,C,T,单位,R,T,：,k, C,T,:,pF,t,W,:,nS,C,T, 1000PF,R,T,C,T,C,T,R,T,T,W,A,Q,Q,T,W,B,Q,Q,16.2.2,集成单稳态触发器,74LS123,应用举例,例,1.,用,单稳进行,彩灯的延时控制,B,T,W,Q,Q,A,B,Q,Q,CLR,R,T,/C,T,C,T,+5V,C,T,R,T,延时时间,Q,A,Q,C,Q,B,Q,D,CP,CLR,R,S,0,S,1,Q,A,Q,C,Q,B,Q,D,CP,CLR,R,S,0,S,1,A,B,C,D,E,F,G,H,7 4 L S 1 9 4 ( 1 ),7 4 L S 1 9 4 ( 2 ),R,2,C,2,A,Q,2,R,1,C,1,A,Q,1,B,+ 5V,移位输入,DW,1,DW,2,时钟,+5V,+5V,910,8,发光二极管,串行移位寄存器,单稳态触发器,彩灯控制,过程,:,全亮,由左到右逐个灭全灭延时全亮,周而复始,例,2.,用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲,(,数字测速系统,),放大器,电机,圆盘,红外发射,红外接收,单稳整形,计数器,定时器,(,晶体振荡器,),显示译吗器,数码显示器,u,i,u,o,转,/,分,分频器,u,i,u,o,16.3,集成定时器,555,16.3.1 555,定时器的工作原理,一、内部电路组成,内部电路组成,:,(1),分压器,(3,个,R),(2),电压比较器,(A,1,、,A,2,）,(3)RS,触发器,(4),反相器,(5),晶体管,T,+,A,1,+,A,2,R,S,Q,Q,TR,CV,TH,R,D,T,V,CC,U,O,6,GND,5,4,3,2,1,7,8,D,R,R,R,1,端,GND,地,2,端,TR,低电平触发输入,3,端,U,O,输出,4,端,R,D,直接清,0,5,端,CV,电压控制，不用,时经,0.01,F,电容,接地,6,端,TH,高电平触发输入,7,端,D,三极管集电极,8,端,V,CC,电源,(4.5V18V),16.3.1 555,定时器的工作原理,(,续,),二、引脚功能,+,A,1,+,A,2,R,S,Q,Q,TR,CV,TH,R,D,T,V,CC,U,O,6,GND,5,4,3,2,1,7,8,D,R,R,R,16.3.1 555,定时器的工作原理,(,续,),三、工作原理 各部分的功能,+,A,1,+,A,2,R,S,Q,Q,TR,CO,TH,R,D,T,V,CC,U,O,6,GND,5,4,3,2,1,7,8,D,R,R,R,(1),分压器为比较器提供基准电压，,A1,的基准电压为 ，,A2,的基准电压为 。,（,2,）阈值端（,TH,）,和触发端（,TR,）,的外加输入信号和两基准电压比较。当,TH ,时，,A,1,输出高电平；当,TR,时，,A,2,输出高电平。反之，两比较器输出低电平。,（,3,）,A,1,、,A,2,的输出作为,RS,触发器的输入。,R=1,时，,Q=0,；,S=1,时，,Q=1,（,4,）,RS,触发器的反相输出端经反相驱动后输出,U,O,即,U,O,=Q,(5),当,Q=0,时,T,导通；,Q=1,时，,T,截止。,16.3.1 555,定时器的工作原理,(,续,),三、工作原理 功能表,555,定时器的功能表,R,D,TH,TR,U,O,T,1,0,0,0,1,1,0,0,导通,导通,截止,保持,2V,CC,/3,时，,u,o,=0, T,导通,电容,C,很快放电,电路恢复到初始状态。,555,单稳电路波形图,上电清,0,：由于,C,S,的作用，,上电后,u,o,=0,，,T,导通，,u,c,=0,555,单稳电路波形图,当,u,i,为高电平时，,u,o,保持，仍为,u,o,=0,555,单稳电路波形图,当,u,i,由高电平变为低电平时，,u,o,=1,T,截止，,C,开始充电,555,单稳电路波形图,u,i,脉冲足够窄,u,i,变为高电平后,u,o,保持为,1,C,继续充电,555,单稳电路波形图,当,C,充电,2V,CC,/3,时，,u,o,=0, T,导通,电容,C,很快放电,电路恢复到初始状态。,555,单稳电路波形图,t,w,输出脉冲宽度：,