脉冲波形的产生和整形

,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,数字电子技术基础第五版,题6.11.试分析图的计数器在M=1和M=0时各为几进制。,M=1时为六进制计数器，M=0时为八进制计数器,设计一个可控进制的计数器，当输人控制变量M=0时工作在五进制，M=1时工作在十五进制。请标出计数输入端和进位输出端。,图P5.16电路是由两片同步十进制计数器74160组成的计数器，试分析这是多少进制的计数器，两片之间是几进制。,第(1)片74160接成十进制计数器，第(2)片74160接成了三进制计数器。第(1)片到第(2)片之间为十进制，两片串接组成70-99的三十进制计数器。,10.5.1 555定时器（数/模混合IC）,电压比较器,（C1,C2）,触发器,输出缓冲器,（G3,G4）,OC输出的三极管,（T,D,）,组成,它由,三个,5K,电阻,、,V,R2,=V,CC,，,1,3,V,R1,=V,CC,2,3,10.5 555定时器及其应用,一、电路结构,二、工作原理,输 入,过 渡,输 出,R,D,R,d,S,d,Q,Q,T,D,状态,0,X,X,X X,导通,1,2,3,V,CC,2,3,V,CC,1,3,V,CC,导通,1,1,3,V,CC,截止,1,2,3,V,CC,1,3,V,CC,保 持,表 1 CB555功能表（CO端悬空时）,工作原理见表1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,2,3,V,CC,1,3,V,CC,0,0,截止,1,0,10.5.2 用555定时器接成施密特触发器,一、特点,1、电平触发：,2、电压滞回传输：,输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同。,3.电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡。,两个,稳态,同向特性：,V,T+,U,o,U,I,U,oL,U,oH,二、电压传输特性特性,V,T,反向特性：,V,T+,U,o,U,I,U,oL,U,oH,U,I,=V,T+,时，U,o,=U,oL,U,I,=V,T,-,时，U,o,=U,oL,U,I,=V,T,-,时，U,o,=U,oH,V,T,U,I,=V,T+,时，,U,o,=U,oH,0,0,当U,I,=0时，U,o,=U,oL,当U,I,=0时，U,o,=U,oH,正向阈值电平V,T+,：,U,I,上升时，引起U,o,突变时对应的U,I,值。,负向阈值电平V,T,-,：,U,I,下降时，引起U,o,突变时对应的U,I,值。,V,T,=,1,3,V,CC,回差电压,回差电压,VT,二、工作原理,（设：U,I,为模拟三角波）,U,I,U,6,U,2,U,O,2,3,V,CC,2,3,V,CC,1,3,V,CC,1,3,V,CC,2,3,V,CC,2,3,V,CC,0,1,0,1,3,V,CC,1,3,V,CC,1,三、电压波形,U,I,U,O,+V,CC,1,2,3,4,5,6,7,8,555,t,U,I,t,U,O,1,3,V,CC,2,3,V,CC,V,T+,=,2,3,V,CC,V,T,-,=,1,3,V,CC,V,T,=,1,3,V,CC,0,.,01uF,从电压波形知：,此为施密特,反相,器,。,10.2.3,施密特触发器的应用,一、用于波形变换,二、用于鉴幅,整形，构成多谐振荡器。,10.2.3 施密特触发器的应用,三、用于脉冲整形,10.5.3 单稳态触发器,10.5.3.1 特点和用途,一、特点,1、开机（接通电源），电路出现稳态。,2、外加触发信号，电路翻转为暂态。,暂态维持一段时间，自动返回稳态,3、暂态维持时间的长短，只和电路参数有关，与触发信号的幅度、电源电压的高低无关。,二、用途,1、整形,输出矩形波。,2、定时,输出一定宽度的矩形波。,3、延时,将输入信号延长一定时间后输出。,有一个,稳态,和一个,暂稳态,输 入,输 出,0,X,X,0,导通,1,0,导通,1,不变,不变,1,1,截止,1,1,截止,用555定时器接成单稳态触发器,无论触发器的初态是0还是1，在无触发输入的情况下，电路都将稳定在0状态，此状态称为稳态。,性能参数：,暂稳态输出的宽度,这种电路产生的脉宽可从几个微秒到数分钟，精度较高,集成单稳态触发器,1、不可重复触发,触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效,t,U,I,T,W,U,O,t,2、可重复触发,触发进入暂稳态时，再次触发有效，输出脉冲可再维持一个脉宽。,t,U,I,U,O,t,T,W,常用,74121，74221，74LS221等都是不可重复触发的,单稳态触发器。,其中，74121的电路符号如图：,C,ext,R,ext,C,ext,U,o,R,int,V,cc,GND,B,A,2,A,1,U,o,3,4,5,1,6,7,10,11,9,14,74121,一、分类,二、,常用产品举例,集成单稳态触发器电路结构与工作原理 (74 121),下降沿触发时的接法,1,U,I,使用外接电阻R,C,ext,R,ext,C,ext,U,o,R,int,V,cc,GND,B,A,2,A,1,U,o,3,4,5,1,6,7,10,11,9,14,74121,+V,CC,C,ext,R,ext,C,ext,U,o,R,int,V,cc,GND,B,A,2,A,1,U,o,3,4,5,1,6,7,10,11,9,14,74121,上升沿触发时的接法,U,I,利用内部电阻Rint,C,R,C,+V,CC,三、应用举例,1、脉冲整形,C,ext,R,ext,C,ext,U,o,R,int,V,cc,GND,B,A,2,A,1,U,o,3,4,5,1,6,7,10,11,9,14,74121,+V,CC,C,R,U,I,t,U,I,t,U,O,T,W,=0.69 RC,2、输出脉冲延时,U,I,+V,CC,U,O2,V,CC,U,O,B,A,1,A,2,C,1,R,1,U,O,（1）,V,CC,U,O,B,A,1,A,2,C,2,R,2,U,O,（2）,t,U,I,t,U,O1,t,U,O2,t,U,O1,T,W1,T,W2,触发后，电路延时T,W1,时间再输出。,T,W1,=0.69 R,1,C,1,T,W2,=0.69 R,2,C,2,3、定时输出,U,I,U,O2,74121,74121,U,A,B,A,1,A,2,U,O,74121,&,t,U,I,t,U,A,t,U,O,T,W,只在触发之后的T,W,时间内有U,A,输出。,U,O2,t,特点：,不需要外加触发信号，电路自激振荡，没有稳态。,用途：,产生脉冲方波。,10.5.4 多谐振荡器,又称为,无稳态触发器,。是一种自激振荡器，接通电源后，通过电容的充电和放电，使,两个暂稳态,相互交替，,输出矩形脉冲,。,由于矩形脉冲波含有多种谐波，因此称多谐振荡器，常用作时钟脉冲发生器。,一,用施密特触发器构成多谐振荡器,1、组成,U,I,U,O,2、工作原理,接通V,CC,瞬间，C中无电荷，所以：,1）U,C,=0,3、电压波形,2）U,O,=1,C充电,U,I,，,3）U,O,=0,C放电,U,I,，,t,U,o,t,U,I,0,0,V,T+,V,T,-,T,1,T,2,T,1,R,C,+,U,I,=V,T+,U,O,=0,U,I,=V,T,-,U,O,=1,U,I,=0,U,O,=1,充电,放电,4、电路改进,占空比可调电路如图：,1,C,U,I,U,O,R,2,R,1,+,充电经过R,2,，放电经过R,1,，,T,1,=R,2,C ln,V,DD,-,V,T,-,V,DD,-,V,T+,T,2,=R,1,C ln,V,T+,V,T,-,q=T,1,/T,T=T,1,+T,2,调节R,1,或 R,2,，即可调节,q,10.5.4 用555接成多谐振荡器,如希望q50%?,如希望q可调？,vo,555定时器应用举例：,例1.下图是用555定时器接成的延时报警器。当开关S断开后，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音。试求延迟的时间T,D,和扬声器发出声音的频率f。,U,O1,U,O2,解：,（1）,（2）,（1）片接成施密特触发器，,U,6,=U,2,=U,C1,的,电压波形通过操纵开关S获得。,（2）片不工作。,（2）片的,R,D,=0，,（2）片接成多谐振荡器。,当U,O1,=1时；,当U,O1,=0时；,（2）片自激振荡，,喇叭出声。,1,2,3,4,6,8,555,V,CC,=12V,1,6,4,2,3,8,555,0,.,01,F,1,7,5K,5K,100,F,10,F,1M,S,+,+,+,C,1,工作波形：,S,闭合,S,断开,2,3,V,CC,1,3,V,CC,S,闭合,V,CC,喇叭响,T,D,T,O2,=0.69(R,1,+2R,2,),C=0.69(5,+2,5,)10,3,0.01,10,-,6,103.5,S,f,O2,9,.,66KHZ,U,6,、U,2,U,O1,t,U,O2,t,t,U,C1,T,O2,V,CC,-0,V,CC,-,T,D,=RC ln =10,6,10,10,-,6,ln,11（S）,12,12,-,8,2,3,V,CC,例2：如图6-46所示为洗相曝光定时器电路，分析电路工作原理，并求出曝光时间。,单稳态触发器，延迟时间即为C的充电时间。,当接通电源，且开关,断开,时，,端为高电平,，即,此时输出,使得继电器,线圈不通电,，此时其,触点不动作,，因此,红灯亮，白灯灭。,端变为低电平，即,此时输出,使得继电器线圈,通电,，此时其,触点动作,，因此,红灯灭，白灯亮。,白灯亮的时间即为,曝光时间,：,此时即使松开,开关，,端变为高电平，不影响输出输出状态，要求,端低电平时间要小于,按压开关后松开，,例3：如图6-47所示为简易的电子琴电路，,为不同的琴键，当按下不同的琴键琴键时，扬声器发出不同的声音，试分析电路的工作原理。,例：在多谐振荡器电路的电容两端接一对探测电极，构成的水位监控报警电路，试分析其工作原理。,分析：图中由,555,定时器构成,多谐振荡器,电路，当,液位正常,时，探测电极被液位浸湿而导通，定时,电容被短路不能充电,，扬声器不发声。,当,液位低,到探测电极以下时，电极被断开，电容,C,充电，扬声器发声。,