1、电子技术,数字电路局部,第六章 脉冲波形发生器和整形电路,1,第一页，共三十三页。,第六章 脉冲波形发生器与整形电路,6.1 555定时器极其应用,6.3 连续矩形脉冲波的产生,6.2 单脉冲的产生,6.4 单稳态触发器,6.5 555定时器的原理和应用,2,第二页，共三十三页。,6.1 555定时器极其应用,555定时器的优点：1定时的精度、工作速度和可靠性高；2使用的电源电压范围宽，从 2V 18V，能 和数字电路直接连接；3有一定的输出功率，可驱动微电机、指示 灯、扬声器等；4结构简单，使用灵活，用途广泛。,3,第三页，共三十三页。,用途：可组成各种波形的脉冲振荡器、定时延时电路、检测电
2、路、电源变换电路、频率变换电路。,4,第四页，共三十三页。,6.1.1 555定时器的结构及工作原理,控制电压,复位控制,置位控制,放电端DIS,地GND,DIS,5,第五页，共三十三页。,1.电路结构共有 8 条腿。1比较器由运算放大器组成。作用：将输入的模拟电压和基准电压进行比较。输入为模拟信号，输出为数字信号。,6,第六页，共三十三页。,同相比较器：,Ui Uf，VO=1 VA VB Ui Uf，VO=0 VA VB,7,第七页，共三十三页。,反相比较器：,Ui Uf，VO=0 Ui Uf，VO=1,8,第八页，共三十三页。,2分压器由 3 个5K电阻串接组成。作用：向比较器提供基准电压
3、。如果它的上端接电源正端，下端接地，那么上比较器C1的基准电压参考电压：,9,第九页，共三十三页。,下比较器C2的基准电压参考电压：,VCO 控制电压输入端。当不用时，应在该端和地之间接一个0.01f的去耦电容，以消除干扰，保证其稳定在2/3VCC也可以在“控制电压输入端上接外加的基准电压VCO，这时两个比较器的基准电压变成：,10,第十页，共三十三页。,VR1=VCOVR2=1/2 VCO,在555电路中，基准电压VR1被称为“阈值电平；基准电压VR2被称为“触发电平。,3根本R-S触发器R=VC1，S=VC2,11,第十一页，共三十三页。,12,第十二页，共三十三页。,4放电开关TDQ=0
4、 TD导通且饱和放电端7接地；Q=1 TD截止放电端7相当于开路。,可将555视为一个特殊的RS触发器（6）R（2）S,RSSQ001Qn010110101101,13,第十三页，共三十三页。,6.1.2 555构成单稳态触发器,特点:,1.只有两种状态:稳态和暂稳态；,2.外来触发 窄 脉冲使:稳态暂稳态稳态；,3.暂稳态持续时间仅取决于电路参数,与触发脉冲无关。,用途；,定时：产生一定宽度的方波。,延时：将输入信号延迟一定时间后输出。,整形：把不规那么波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。,14,第十四页，共三十三页。,一、电路结构,15,第十五页，共三十三页。,(二)工作原理、工作波形与参数估
5、算,1.稳定状态,接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，使 uC 上升。,该电路触发信号为负脉冲，不加触发信号时，uI=UIH(应 1/3 VCC)。,当 uC 2/3 VCC 时，满足TR=uI 1/3 VCC，TH=uI 2/3 VCC,因此 uO 为低电平，V 导通，电容 C 经放电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。,这时TR=UIH 1/3 VCC，TH=uC 0 2/3 VCC，uO 保持低电平不变。因此，稳态时 uC 0 V，uO 为低电平。,充电,工作原理,导通,放电,V,16,第十六页，共三十三页。,2.触发进入暂稳态,(二)工作原理、工作波形与参数估算,当输入 uI 由
6、高电平跃变为低电平(应 1/3 VCC)时，使 TR=UIL1/3 VCC而TH=uC 0 V 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管 V截止，VCC 又经 R 向 C 充电，uC 上升。,17,第十七页，共三十三页。,工作波形与参数估算,18,第十八页，共三十三页。,uO,uC,0,2VCC/3,VCC,uO,三、主要参数,1.输出脉冲宽度 tw,tw,uC0+=0,uC=VCC,uCtw=2VCC/3,19,第十九页，共三十三页。,电路组成及工作原理,工作原理,uI 上升时与 2VCC/3 比,uI 下降时与 VCC/3 比,6.1.3 用555定时器接成施密特触
7、发器,20,第二十页，共三十三页。,滞回特性及主要参数,(一)滞回特性,UT,UT+,uI 增大时与上限阈值比,特点:,uI 减小时与下限阈值比,上限阈值电压,(二)主要静态参数,回差电压,下限阈值电压,回差电压,UT=UT+UT,21,第二十一页，共三十三页。,6.1.4 555 定时器构成的多谐振荡器,uC,一、电路组成和工作原理,22,第二十二页，共三十三页。,二、振荡频率的估算和占空比可调电路,1.C 充电时间 tw1,uC0+=VCC/3,uC=VCC,充电时间常数,1=R1+R2C,2.C 放电时间 tw2,可求得:,放电时间常数,2=R2C,一 振荡频率的估算,23,第二十三页，
8、共三十三页。,3.振荡频率 f,tw1=0.7(R1+R2)C,tw2=0.7R2C,T=0.7R1+2R2C,振荡周期：,振荡频率：,占空比：,24,第二十四页，共三十三页。,二 占空比可调电路,tw1=0.7R1C,tw2=0.7R2C,T=0.7R1+R2C,25,第二十五页，共三十三页。,6.5 555定时器的原理和应用,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,6.5.1 555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几局部:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A1、A2;一个 RS 触发器;
9、一个反相器和一个晶体管T等。具体的 结构见后图。,26,第二十六页，共三十三页。,(3)多谐振荡器:简易电子琴电路,首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器:,27,第二十七页，共三十三页。,设电容C 原先未充电,故 TH=TR VCC/3,此时 uo=1,555内的晶体管 T 截止,电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。,在 uC 没有充电到 2VCC/3 之前,uo 保持 1 不变。,28,第二十八页，共三十三页。,uC一旦充至2VCC/3，那么 TH=TR=2VCC/3、uo由1翻转为 0。同时555内的晶体管 T 导通,电容 C 经 R2、T放电,一直至VCC/3，使得uo 回
10、到 1,进入循环.,t1,t2,t3,在 uC 没有充电到 2VCC/3 之前,uo 保持 1 不变。,29,第二十九页，共三十三页。,T1,T2,输出方波的周期 T的计算:,T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,30,第三十页，共三十三页。,T1,T2,如何改变方波的占空比？,改变充放电回路的时间常数即可。充电时间常数：R1+R2C 放电时间常数：R2C,31,第三十一页，共三十三页。,简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期,使外接的喇叭发出不同的音调。,32,第三十二页，共三十三页。,内容总结,电子技术。6.3 连续矩形脉冲波的产生。6.5 555定时器的原理和应用。6.1 555定时器极其应用。4结构简单，使用灵活，用途广泛。电路、检测电路、电源变换电路、频率变换电。输入为模拟信号，输出为数字信号。由 3 个5K电阻串接组成。如果它的上端接电源正端，下端接地，。那么上比较器C1的基准电压参考电压：。下比较器C2的基准电压参考电压：。的去耦电容，以消除干扰，保证其稳定在2/3VCC。32,第三十三页，共三十三页。,