施密特单稳多谐图

EXIT,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,脉冲信号的产生与整形,EXIT,第,5,章脉冲信号的产生与整形,概述,555,定时器及其应用,本章小结,主要要求：,了解脉冲信号产生与整形的方法。,了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。,5.1,概 述,了解,施密特触发器和单稳态触发器的逻辑,功能、工作特点和典型应用,。,常用的有施密特触发器和单稳态触发器。,一、脉冲信号产生与整形的方法,获取脉冲信号的方法,脉冲信号产生与整形电路,的实现,是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。,用多谐振荡器直接产生。,用,整形电路,对已有波形进行整形、变换。,施密特触发器,主要用以,将缓慢变化,或快速变化的,非矩形脉冲变换,成陡峭的矩形脉冲。,单稳态触发器,主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。,用门电路构成。,用专用的集成电路。,用,555,定时器,构成。,U,OL,U,OH,二、施密特触发器,(一)施密特触发器的特性和符号,U,T,=,U,T+,-,U,T,-,回差电压,施密特触发器工作特点,(,1,),允许输入,信号为,缓慢变化,的信号。,(,2,),有,两个阈值,电压。,(,3,),有两个稳态。,U,T+,O,u,O,u,I,U,T,-,正向阈值电压,负向阈值电压,当,u,I,从小增大时，经过,U,T+,处才能使输出发生跃变。,当,u,I,从大减小时，经过,U,T,-,处才能使输出发生跃变。,Schmitt Trigger,U,OL,U,OH,U,T+,O,u,O,u,I,U,T,-,u,O,u,I,具有施密特特性的与非门符号,O,u,I,t,u,O,U,T+,U,T,-,O,t,(二)施密特触发器应用举例,波形变换,将三角波、正弦波和其它,不规则信号变换成矩形脉冲。,U,OH,U,OL,u,I,U,T+,后，,u,O,=,U,OL,只有当,u,I,下降到经过,U,T,-,时，,u,O,才会发生跃变。,u,I,2/3,V,CC,时,电压传输特性为反相输出的滞回特性,u,I,u,O,当,TH,=,TR,=,u,I,1/3,V,CC,时,1/3,V,CC,0,当1/3,V,CC,TH,=,TR,=,u,I,2/3,V,CC,时,当,u,I,1/3,V,CC,时,当,u,I,由高电平逐渐下降，且1/3,V,CC,u,I,1/3,V,CC,),。,当,u,C, 2/3,V,CC,时，满足,TR,=,u,I, 1/3,V,CC,，,TH,=,u,I, 2/3,V,CC,因此,u,O,为低电平，V 导通，电容,C,经放电管 V 迅速放电完毕，,u,C,0 V。,这时,TR,=,U,IH, 1/3,V,CC,，,TH,=,u,C,0, 2/3,V,CC,，,u,O,保持低电平不变。因此，,稳态时,u,C,0 V，,u,O,为低电平。,充电,工作原理,导通,放电,V,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,0V,U,OL,U,IH,2. 触发进入暂稳态,(二)工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,当输入,u,I,由高电平跃变为低电平,(,应 1/3,V,CC,),时，使,TR,=,U,IL,1/3,V,CC,而,TH,=,u,C,0 V 2/3,V,CC,，因此,u,O,跃变为高电平，进入暂稳态,，这时放电管 V,截止，,V,CC,又经,R,向,C,充电，,u,C,上升,。,U,IL,U,OH,充电,3. 自动返回稳定状态,(二)工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,2. 触发进入暂稳态,U,IH,U,OL,TH,2/3,V,CC,放电,V,当输入,u,I,由高电平跃变为低电平,(,应 1/3,V,CC,),时，使,TR,=,U,IL,1/3,V,CC,而,TH,=,u,C,0 V 1/3,V,CC,),，因此,u,O,重新跃变为低电平。,同时，放电管导通，,C,经 V 迅速放电,u,C,0 V，,放电完毕后，电路返回稳态。,例 用上述单稳态电路输出定时时间为,1 s 的,正脉冲，,R,= 27 k,，试确定定时元件,C,的取值。,(二)工作原理、工作波形与参数估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WO,O,t,U,IH,u,I,t,WI,V,CC,输出脉冲宽度,t,W,即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件,R,、,C,。,该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽,t,WI,小于输出脉宽,t,WO,。,解：,因为,t,WO,1.1,RC,故,可取标称值,33,F。,估算公式,t,WO,1.1,RC,GND,V,CC,R,D,OUT,CO,555,TH,TR,DIS,V,CC,0.01,F,R,1,C,u,O,u,C,-,+,R,2,四、用,555,定时器组成多谐振荡器,(一),电路结构,DIS,V,CC,R,1,TH,TR,GND,V,CC,R,D,CO,0.01,F,OUT,u,O,C,u,C,-,+,R,2,(二)工作原理、工作波形与周期估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WH,t,WL,充电,U,OH,TH,=,TR,=,u,C,很小,接通,V,CC,后,，开始时,TH,=,TR,=,u,C,0,，,u,O,为高电平，,放电管截止，,V,CC,经,R,1,、,R,2,向,C,充电，,u,C,上升,，这时,电路,处于暂稳态,。,工作原理,(二)工作原理、工作波形与周期估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WH,t,WL,U,OL,TH,=,TR,2/3,V,CC,当,u,C,上升到,TH,=,TR,=,u,C,2/3,V,CC,时，,u,O,跃变为低电平，,同时放电管 V 导通，,C,经,R,2,和 V,放电，,u,C,下降,，电路进入,暂稳态 ,。,工作原理,接通,V,CC,后,，开始时,TH,=,TR,=,u,C,0,，,u,O,为高电平，,放电管截止，,V,CC,经,R,1,、,R,2,向,C,充电，,u,C,上升,，这时,电路,处于暂稳态,。,放电,当,u,C,下降到,TH,=,TR,=,u,C,1/3,V,CC,时，,u,O,重新跃变为高电平,，同时放电管 V 截止，,C,又被,充电，,u,C,上升,，电路又,返回到暂稳态,。,(二)工作原理、工作波形与周期估算,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WH,t,WL,TH,=,TR,1/3,V,CC,工作原理,当,u,C,上升到,TH,=,TR,=,u,C,2/3,V,CC,时，,u,O,跃变为低电平，,同时放电管 V 导通，,C,经,R,2,和 V,放电，,u,C,下降,，电路进入,暂稳态 ,。,接通,V,CC,后,，开始时,TH,=,TR,=,u,C,0,，,u,O,为高电平，,放电管截止，,V,CC,经,R,1,、,R,2,向,C,充电，,u,C,上升,，这时,电路,处于暂稳态,。,(二)工作原理、工作波形与周期估算,电容,C,如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。,u,C,O,t,O,u,O,t,U,OL,U,OH,t,WH,t,WL,周期与占空比估算,t,WH,0.7 (,R,1,+,R,2,),C,t,WL,0.7,R,2,C,T,=,t,WH,+,t,WL,0.7 (,R,1,+ 2,R,2,),C,GND,V,CC,R,D,OUT,CO,555,TH,TR,DIS,V,CC,0.01,F,R,1,C,+,R,2,R,P1,R,P2,例 指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？,解：,R,1,、,R,2,、,R,P1,和,C,共同构成定时元件，因此调节,R,P1,可调节音调高低。,欲提高音调，则应减小,R,P1,，因此触头应下移。,R,P2,调节,R,P2,可控制,R,D,为 0 或 1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。,调节,R,P2,使触头左移至适当位置，可使,R,D,= 1，使扬声器鸣响。,R,P1,本章小结,施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，,可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲。,施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。,施密特触发器,可将任意波形变换,成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。,施密特触发器还可用来进,行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡,器等。实用中，常选用集成施密特触发器,或 采用555 定时器构成施密特触发器。,单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。,其输出脉冲的宽度只取决于电路本身,R,、,C,定,时元件的数值，与输入信号没有关系。,输入信,号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变,R,、,C,定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。,单稳态触发器,可将输入的触发脉冲变换,为,宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，,因此，常,用于脉冲的定时、整形和展宽等。,实用中，常选用集成单稳态触发器,或 采用 555 定时器构成单稳态触发器。,在振荡频率稳定度要求很高的情况下，,可采用石英晶体振荡器。,多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。,暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充,电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电,源后就能输出周期性的矩形脉冲。,改变,R,、,C,定时元件数值的大小，可调节振荡频率。,555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接,少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态,触发器和多谐振荡器等。,此外，它还可组成其,它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、,灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，,因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许,多领域都有着广泛的应用。,除 555 单定时器外，还有双定时器 556、,四定时器 558 等。,单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为,G,u,O,可重复触发型,不可重复触发型,u,O,u,I,1,u,O,u,I,u,O,u,I,单稳态触发器,具有施密特特性的与非门符号,多谐振荡器,555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为,555 定时器构成的,施密特触发器,555 定时器构成的,单稳态触发器,555 定时器构成的,多谐振荡器,