第8章波形产生和变换(新)

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,*,退出,第,8,章,上页,下页,返回,翻页,8.4.1 555,定时器的原理,8.4.2,用,555,定时器组成多谐振荡器,8.4.3,用,555,定时器组成单稳态触,器和施密特触发器,概述,第四节 集成定时器,555,集成定时器是一种模拟电路和数字电路结合的中规模集成电路。,常用的,555,定时器有,4,个，,BJT,两个：,555,和,556,（含有两个,555,），,CMOS,两个：,7555,和,7556,（含有两个,7555,）,.,双极型,定时器,5G1555,CMOS,定时器,CB7555,上页,下页,返回,翻页,555,电路是美国,Signetics,公司,1972,年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个,5k,电阻而得名。,第,8,章,第四节 集成定时器,不需要任何输入信号；,必须在电路中引入足够强的正反馈。,波形产生电路包括正弦和非正弦,(,如方波、三角波,),波形产生电路。,波形产生电路的共同特点：,上页,下页,返回,翻页,第,8,章,8.4.1 555,定时器的原理,555,定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。,外接适当的电阻、电容能方便地构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器,等,多种电路。,555,定时器在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。,1.,555,定时器的结构及工作原理,分压器：,由三个等值电阻构成,比较器：,由电压比较器,C1,和,C2,构成,R-S,触发器,放电开关管,T,第,8,章,上页,下页,翻页,返回,R,D,S,D,Q,Q,4,+,+,+,+,C,1,C,2,C,1,输出为,1,，,C,2,输出为,0,Q,为,0,，,T,截止，输出为,1,当,U,6,U,DD,，,U,2,U,DD,时,3,2,3,1,R,T,上页,下页,1,8,R,R,R,7,2,6,5,控制端,(,CO),阈值端,(,TH,),放电晶体管,分压器,比较器,3,1,G,反相器,放电端,(,D,),+,U,DD,复位,输出端,GND,1,0,0,1,RS,触发器,当,U,6,U,DD,，,U,2,U,DD,时,3,2,3,1,C,1,输出为,0,，,C,2,输出为,1,0,1,Q,为,1,，,T,导通,，,输出为,0,1,0,第,8,章,翻页,触发端,(,TR,),返回,输 入,输 出,TH,（,U,6,）,TR,（,U,2,）,复位端,R,输出,放电管,T,X X,0,0,导通,U,DD,U,DD,1,1,截止,3,2,3,1,U,DD,U,DD,1,0,导通,3,2,3,1,U,DD,U,DD,1,不变 不变,3,2,3,1,上页,下页,555,定时器功能表,翻页,GND,第,8,章,5,6,2,7,1,8,4,1,+,+,C,1,+,+,C,2,R,D,S,D,Q,Q,G,3,R,R,R,R,T,+,U,DD,放电晶体管,复位,输出端,控制端,(,CO),阈值端,(,TH,),触发端,(,TR,),放电端,(,D,),返回,4,+,+,+,+,C,2,T,N,上页,下页,TH,3,D,+,U,DD,GND,CB7555,集成定时器的电路结构图,第,8,章,翻页,TR,返回,1,1,1,1,1,1,G,1,G,2,G,3,G,4,G,5,G,6,C,1,+,+,C,2,+,+,R,R,R,CO,R,D,8,6,5,2,7,1,OUT,Q,上页,下页,2.,用,555,定时器组成多谐振荡器,多谐振荡器也称无稳态触发器，它没有稳定状态，同时不需要外加脉冲信号，就能输出一定频率的矩形脉冲。,第一暂态,第二暂态,第,8,章,翻页,返回,+,U,DD,u,0,8 4,7,3,6,2,5,555,工作原理,上页,下页,第,8,章,0,0,u,0,3,U,DD,2,3,U,DD,1,u,c,（,u,2,）,U,DD,，,u,6,U,DD,，,T,截止，输出,u,0,=1,，,3,1,3,2,u,c,上升，,u,c,（,u,2,）,U,DD,，,u,6,U,DD,，（,保持不变）,3,1,3,2,接通,U,DD,，,C,充电，,u,c,上升，,u,c,（,u,2,）,U,DD,，,u,6,U,DD,，,T,导通，,C,放电，,输出,Q=0,3,1,3,2,C,放电,C,放电，,u,c,下降,u,2,U,DD,，,u,6,U,DD,，,T,截止，输出,u,0,=1,，,C,又充电,3,1,3,2,1,0,1,T,1,=（,R,1,+R,2,）,C,l,n2 0.7（,R,1,+R,2,）C,T,1,C,充电 放电,翻页,R,1,R,2,0.01uf,C,t,t,TH,（,U,6,）,TR,（,U,2,）,放电管,T,1,1,截止,R,u,o,3,2,U,DD,3,1,U,DD,2,U,DD,3,U,DD,1,3,1,0,导通,3,2,U,DD,U,DD,1,3,1,不变 不变,u,c,1,返回,T,2,=,R,2,C,l,n2 0.7,R,2,C,T,2,T,=,T,1,+,T,2,0.7（,R,1,+,2,R,2,）C,T,U,CC,+,+,C1,+,+,C2,Q,Q,R,D,S,D,.,.,.,5K,5K,5K,V,A,V,B,T,1,3,2,4,5,6,7,8,(,复位端,),(地),u,O,由,555,定时器组成的多谐振荡器,工作原理,接通电源,通电前,u,C,=0,0,1,1,1,0,0,2/3 U,CC,R,D,=1,S,D,=0,.,.,u,C,R,1,R,2,.,+,C,充电,C,放电,1,2/3,U,CC,0,1,1,0,1,Q,=0,导通,1,稳定状态,3.1,由,555,定时器组成的单稳态触发器,(地),u,C,R,1,+U,CC,u,i,U,CC,+,+,C1,+,+,C2,Q,Q,R,D,S,D,5K,5K,5K,V,A,V,B,T,1,3,4,8,(,复位端,),u,O,6,5,2,7,1,1,0,1,Q,=1,截止,暂稳状态,0,2/3 U,CC,1,0,1,0,Q,=1,0,1,0,1,1,0,稳定状态,Q,=0,+U,CC,4,8,5,6,2,7,1,3,.,.,.,0.01,F,u,C,C,u,i,u,o,R,u,i,t,u,C,t,u,O,t,(1/3,U,CC,),Q,=0,Q,=1,T,导通，,C,通过,T,放电,u,C,0,接通电源,R,D,=0,S,D,=1,保持,“,0”,态,R,D,=1,S,D,=1,上升到,2/3,U,CC,u,i,t,u,C,t,u,O,t,暂稳态,t,p,t,p,=,RC,ln3=1.1,RC,+U,CC,4,8,5,6,2,7,1,3,.,.,.,0.01,F,u,C,C,u,i,u,O,2/3,U,CC,R,D,=1,S,D,=0,Q,=1,Q,=0,T,截止,C,充电,R,D,=0,S,D,=1,Q,=0,Q,=1,因此暂稳态的长短,取决于,RC,时间常数,R,单稳态触发器,上页,下页,第,8,章,C,2,+,+,R,D,S,D,Q,Q,G,R,1,T,R,R,R,+,+,C,1,设,u,C,=0,，,当,u,i,=,1,（,未来信号）,电容,C,被充电，,1,1,设,Q,=,0,，,Q,=1,时,，,T,导通,，,C,放电,，,u,c,0,C,1,输出为“,1”,，输出“,0”,保持不变。,0,1,0,0,1,0,1,C,放电,1,1,1,0,返回,翻页,R,C,复位,+,U,DD,u,o,u,i,u,C,C,1,、,C,2,输出高电平，,输出端保持原状态,不变。,分两种情况讨论,设,Q,=,1,，,Q,=0,时,，,T,截止,，,C,充电,，,u,c,u,c,U,CC,，,C,1,输出为“,0”,，,3,2,T,又导通，,C,放电,，,C,1,输出为“,1”,，输出“,0”,。,当无触发信号时，触发器将为,Q,=,0,的稳定状态。,上页,下页,第,8,章,u,o,u,i,t,t,t,当无触发信号时，触发器处于其输出,u,0,=“0”,的稳定状态,当有输入信号时，,u,i,U,DD,，,C,2,输出为“,0”,，,Q=“1”,，,Q=“0”,，,T,截止，,C,充电,1,3,u,c,上升,Uc,U,DD,，,u,i,U,DD,，,C,1,为,“,1”,，,C,2,为,“,1”,，,输出保持不变,2,3,1,3,2,3,当,u,c,U,DD,时,，,使,C,1,输出为“,0”,，,Q=“0”,，,Q=“1”,0,1,0,1,T,导通，,u,c,放电,，,回到无触发信号时稳态,返回,翻页,+,U,DD,C,2,+,+,R,D,S,D,Q,Q,R,1,R,R,R,+,+,C,1,u,o,u,i,R,C,0,0,1,0,1,1,0,1,1,U,DD,2,3,U,DD,1,3,u,C,输出矩形脉冲宽度,t,W,=,RC,In3 1.1,RC,0,0,0,例,1,：,单稳态触发器构成,短时用照明灯,4,8,1,6,2,3,5,7,u,o,u,i,U,CC,S,R,C,u,i,t,u,o,t,t,p,若,S,未按下,则,u,i,=1,若,S,按下,则,u,i,=0,第,8,章,u,o,按一下,按钮,S,未按,0,KT,的线圈,不通电,KT,的触点,断开,灯,灭,1,通电,闭合,亮,灯亮的时间为：,t,p,=1.1,R C,4,8,1,6,2,3,5,7,u,O,u,i,U,CC,C,S,KT,KT,D,1,D,2,R,第,8,章,上页,下页,如图为一简单的具有自动关断功能的照明灯电路，试说明其工作原理,。,第,8,章,返回,翻页,例,2,4.7M,R,1,R,2,R,3,R,4,Z,C,1,T,4.7M,1k,1M,200F,+,8,4,7,6,2,1,3,CB7555,IC,+,U,DD,（,4.5V,）,OFF,ON,L,3V,200mA,TH,D,TR,R,D,8 4,2,7,3,6,1,555,+,6V,LED,50F,200k,金属片,+,上页,如图为一简易触摸开关电路，当手模金属片时,发光二极管,LED,亮,，经过一定时间，发光二极管熄灭。,555,定时器构成何种电路？,第,8,章,返回,翻页,下页,例,3,第,8,章,返回,翻页,下页,3.2,用,555,集成定时器组成施密特触发器,上页,施密特触发器有两个稳定状态，也是一种双稳态触发器，但它与第,4,章介绍的触发器不同。有如下特点：,（,1,）,不具有记忆保持功能，其稳定状态依赖输入信,号来维持；,（,2,）,它属于电平触发，而不是脉冲触发；,（,3,）,两种状态翻转时的输入电压（称阈值电压）不同。,第,8,章,返回,翻页,下页,u,i,U,OH,U,0L,0,U,T,-,U,T,+,上页,电压传输特性曲线,图形符号,u,0,u,i,u,0,回差电压,U,T,=,U,T,+,U,T,-,上页,返回,第,8,章,工作原理,2,6,8,4,3,5,1,7,CB7555,0.01F,u,i,TH,TR,u,0,+,U,DD,+,U,DD,u,0,R,TH,（,U,6,）,TR,（,U,2,）,放电管,T,1,1,截止,R,u,o,3,2,U,DD,3,1,U,DD,2,U,DD,3,U,DD,1,3,1,0,导通,3,2,U,DD,U,DD,1,3,1,不变 不变,翻页,下页,上页,返回,第,8,章,t,t,U,OM,U,OL,0,0,u,o,工作原理,u,i,U,DD,U,DD,2,3,1,3,u,i,U,DD,1,3,u,6,U,DD,，,2,3,，,T,截止，输出,u,0,=,1,u,2,U,DD,1,3,u,6,U,DD,，,2,3,，,T,截止，输出,u,0,=,1,u,2,U,DD,1,3,u,6,U,DD,，,2,3,，,T,导通，输出,u,0,=,0,u,2,U,DD,1,3,u,6,U,DD,，,2,3,，,T,截止，输出,