数字电路与数字逻辑第七章.ppt
1第七章 脉冲信号的产生和变换 第一节 概述 一、脉冲信号及脉冲电路 二、矩形波参数 1.脉冲幅度 Um 2.上升时间 tr 3.下降时间 tf 24.脉冲宽度 tw 5.脉冲周期T 6.脉冲频率 f=1/T 7.占空比 q=tw/T 3图 7.1.1 常见脉冲波形4tr0.9Um0.5Um0.1UmtftWTUm5P1UP2图 7.1.2 矩形脉冲的参数6第二节 集成定时器 一、555定时器的结构 1.组成 2.各引脚功能(1)1脚接地端(2)2脚低触发输入端（触发输入端）分压器，电压比较器，基本SREF，集电极开路输出的放电三极管。7123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-Apr-2002Sheet of File:H:数 电 插 图 第 七 章 第 七 章Drawn By:+-C1C2高触发输入端(阀值输入TH)控制电压输入端低触发输入端(触发输入TR)652815 k5 kGNDTQQRSRRDQ输出端放电端直接置“0”端4DIS(a)结构原理图37VCCD8123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Apr-2002Sheet of File:H:数 电 插 图 第 七 章 第 七 章 ddbDrawn By:555(b)管脚图1 2 3 45678图 7.2.1 555定时器9接UREF，则高触发电平、低触发电平分别为REFREFUU21、不接UREF，则高、低触发电平分别为CCCCVV3132、(3)3脚输出端(4)4脚直接置0端(5)5脚电压控制端UIC 10(6)6脚高触发输入端（阈值输入端）(7)7脚放电端(8)8脚电源端 二、功能分析 1.当RD=0时，Q=0，T导通 2.当RD=1时。；，0,32131)1(62RVUSVUCCCCQ=1，T截止 11。；，0,32031)2(62RVUSVUCCCCQ、T保持。；，1,32031)3(62RVUSVUCCCCQ=0，T导通。；，1,32131)4(62RVUSVUCCCC不允许 12RD(4端端)低触发输入低触发输入TR(u2)高触发输入高触发输入TH(u6)SRFFS R输出输出Q(u3)放电端放电端DIS(7端端)0 0导通导通11 01截止截止10 0不变不变不变不变10 10导通导通11 1ccV31ccV31ccV31ccV31ccV32ccV32ccV32ccV32表 7.2.1 555定时器功能表13第三节 555定时器应用 一、自激多谐振荡器 1.多谐振荡器一定频率和一定脉冲宽度的矩形波产生电路。2.工作原理 刚接通电源时：1100oCuSRVu，则；第一暂稳态 14TPHTPL123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:15-Apr-2002Sheet of File:H:数 电 插 图 第 七 章 第 七 章 ddbDrawn By:84762 515553QRVRCccuuAB(a)电路COt5tVCCuCCCV31CCV32OOtt1t2t3t4uO(b)工作波形图7.3.1定时器构成的多谐振荡器15充电阶段：；第一暂稳态 1)0(1032oCCCuSRVu，或，则00132oCCCuSRVu，则；第二暂稳态 16放电阶段：；第二暂稳态 00)1(031oCCCuSRVu，或，则11031oCCCuSRVu，则；第一暂稳态 173.矩形波参数 CRRTBAPH)(7.0CRTBPL7.0CRRBAH)(;CRBL;CRRTTTBAPLPH)2(7.0BABAPLPHPHWRRRRTTTTtq2184.占空比可变的多谐振荡器 CRTAPH7.0CRTBPL7.0CRRTTTBAPLPH)(7.0BAAPLPHPHWRRRTTTTtq19图7.3.2 占空比可调的多谐振荡器123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Apr-2002Sheet of File:H:数 电 插 图 第 七 章 第 七 章 ddbDrawn By:123456780.01uF1k10k1kRRCDD555VccAB12uO20例 试用555定时器设计一个振荡周期为1秒，输出脉冲占空比q=2/3的多谐振荡器。（取C=10F）解：由于C=10F，得：由322BABARRRRqBARR 得：由1)2(7.0CRRTBA11.2CRAKRRBA48所以电路图如下所示。21123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Apr-2002Sheet of File:H:数电插图第七章第七章ddbDrawn By:123456780.01uF47k2k47kRRC555VccABuO10uF22二、施密特触发器 1.施密特触发器（Schmitt Trigger）(1)性能上有两个重要的特点 输出信号从低电平上升到高电平时的转换电平和从高电平下降到低电平时的转换电平不同;在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。23(2)分类及电压传输特性、符号 分类 施密特缓冲器、施密特反相器 电压传输特性、符号UT-一般为0.8V，UT+一般为1.6V。UT=UT+UT-回差 24uOHLOUT-UT+uI(a)施密特反相器的电压传输特性与符号25UT+UT-HL(b)施密特缓冲器的电压传输特性与符号uOOuIuO图7.3.3 施密特触发器的电压传输特性和符号26FF有记忆作用。如施密特反相器：当RD=0时，Q=0；当RD再回到1时，Q=0。Schmitt Trigger没有记忆作用。当ui为高电平时，uo为低电平；如基本SRFF：(SD=1)当ui变为低电平时，uo变为高电平；272.由555定时器构成的施密特反相器，CCTCCTVUVU3132CCTVU31O(b)特性uOuITUTU图7.3.4 555定时器构成的施密特触发器(a)电路123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:16-A pr-2002Sheet of File:H:数 电 插 图 第 七 章 第 七 章 ddbD raw n B y:VccV cc12345678u0.01uFuuOOI555283.施密特触发器典型应用(1)波形变换(2)整形(3)鉴幅 29ttuOuITUOOTU(a)波形变换uIuO30tt(b)整形uIuOOOTUTU31图7.3.5 施密特触发器（缓冲器）的典型应用tt(c)鉴幅uIuOOOTUTU321.单稳态触发器 三、单稳态触发器 2.555定时器构成的单稳态触发器(1)输出正脉冲宽度（暂态时间）tw=1.1RTCT(2)恢复时间tre=(35)RonCT(3)分辨时间td tw+tre 33123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:16-Apr-2002Sheet of File:H:数电插图第七章第七章ddbDrawn By:Vcc0.01uFQuuVccRC12345678t555(a)电路O13ITT图7.3.6 555定时器构成的单稳态触发器twtreOuC(u6)uO(Q)OOCCV32tttuI(u2)CCV31(b)波形34用555定时器构成的单稳态触发器对触发信号的要求：(1)间隔应大于td(2)触发脉冲的低电平宽度应小于tw(3)触发脉冲的高电平应大于VCC/3，低电平应小于VCC/335123456ABCD654321DCBAT itleN um berR evisionSizeBD ate:17-A pr-2002Sheet of File:D:PR O T E L 99SE L ibrarySch第 七 章D raw n B y:VccuuQVccRRC123456785550.01uF图7.3.7具有微分触发电路的单稳态触发器TTIOrr3C363.单稳态触发器典型应用(1)定时(2)整形(3)延时 37123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-Apr-2002Sheet of File:D:PROTEL99SELibrarySch第七章Drawn By:(a)电路&1uuuuIOIFtW(b)波形uIOtuIOtuFOtuOt 图7.3.8 单稳作为定时应用的典型电路38uIuO(a)脉幅整形(b)展宽脉冲uIuO39 图7.3.8 单稳态触发器用于整形(c)缩短脉冲 uIuO(d)阻塞不要的脉冲uIuO40123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:17-Apr-2002Sheet of File:D:PROTEL99SELibrarySch第 七 章Drawn By:RuuVccu1256712567(a)电路555555TuI1I2O1O241uI1uO1uI2uO2VccVccVcctW1tW2(b)波形 图7.3.10 单稳用于延时的例子
