国家十一五规划教材-李春茂主编-电子技术-第12章 脉冲波形的产生

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第12章 脉冲波形的产生和整形12.1 555定时器电路结构和功能

12.212.3

555定时器构成施密特触发555定时器构成单稳态触发器

12.4

555定时器构成多谐振荡器

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获取脉冲波形的途径通常有两种：

(1)一种是利用各种形式的振荡器直接 产生所需要的脉冲波形,常用的振荡器基本 多谐振荡器、环形振荡器和石英晶体振荡 器等 ; (2)另一种则是通过各种整形电路把已 有的周期性变化波形变换为符合要求的脉 冲波形,常用的整形电路有单稳态触发器、 施密特触发器等。

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12.1 555定时器电路结构和功能555定时器简介：

555定时器(时基电路)是一种用途广泛的模拟数字混 合集成电路。1972年由西格尼蒂克斯公司(Signetics) 研制；设计新颖、构思奇巧，备受电子专业设计人员和 电子爱好者青睐；它可以构成单稳态触发器、多谐振荡 器、施密特触发器和压控振荡器等多种应用电路。主要的555定时器产品，有TTL和CMOS(型号最后的4 位数码都是 7555)两大类. 随后又生产了双定时器产品556 (双极型)和7556(CMOS型)图12-1 555定时器外形图

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12.1.1 电路结构电阻分压器

比较器

触发器反相器

图12-2 CB555的电路结构图

555定时 器主要由比 较器、触发 器、反相器 和由三个 5k 电阻组 成的分压器 等部分构成， 电路如图所 示。

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12.1.2 引脚和功能

1 0RD

输 入

<2/3Vcc >2/3Vcc

0 1

v i1

vi2

输 出 V状 vo 态 低 低 不变 高 高 导 通 导 通 不 变

1>1/3Vcc >1/3Vcc

保持 0

1 1

0 1

2 3 VCC

0 保持

1 31 31 3

VCC

导通同理可推得真值表第3和4行的情况 真值表第3行 真值表第2行 真值表第1行

1 1 1

2 3

VCC

VCC

2 3

VCC

VCC

截 止截 止

2 3

VCC

1 3

VCC

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12.2 555定时器构成的施密特触发器特点：(1)施密特触发器属于电位触发，当输入信号达到某 一特定值时，通过电路内部的正反馈过程使输出电平 会发生突变，并且输出电压波形的边沿很陡。 (2)当输入信号由小到大达到或超过正向阈值电压 V T 时，输出高电平翻转为低电平；反之，输入信号 由大到小达到或小于负向阈值电压 V T 时，输出由低电 平翻转为高电平；并且两个转换电平(阈值电压)是 不相同的。回差电压图12-3 施密特触发器的传输特性

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12.2.1 电路结构 Vi1和Vi2 的两个输入端连在一起作为信号输入端

图12-4 用555定时器接成的施密特触发器

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12.2.2 工作原理当1/3Vcc<u i <2/3Vcc, uc1=uc2=1,故u o=VOH 当u i<1/3Vcc时,uc1=1 uc2=0 ,Q=1 故u o=VOH VT-=1/3Vcc

当u i<1/3Vcc时,uc1=1、uc2=0 , Q=1,故u o=VOH 当1/3Vcc<u i <2/3Vcc,uc1=uc2=1,故u o=VOH 当u i>2/3Vcc时,uc1=0,uc2=1,Q=0, 故u o=VOL,V T+ =2/3Vcc U i从0逐渐升高的过程

U i从 2/3Vcc 开始下 降回差

电压： VT VT VT 1 3 VCC

图12-4 用555定时器接成的施密特触发器

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图12-5 图12-4电路的电压传输特性

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12.2.3 典型应用 1.波形变换VCC2 R4 8 3 5 1

施密特触发器的输出波形如下：uiVC C 1

2VCC/3 1VCC/3 0 uO 0 t

uo 2 ui

7

5556 2

uo 1

C5

t图12-7 施密特触发器的波形图

图12-6 施密特触发器电路图

施密特触发器的主要用于对输入波形的整形。 图12-14表示的是将三角波整形为方波,其它形状的 输入波形也可以整形为方波。

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2 波形的整形 不规则的或者在信号传送过程中受到干扰而 变坏的波形经过施密特电路，可以得到良好 的波形。

图12-8 施密特触发器用于波形整形

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3.脉冲幅度鉴别利用施密 特电路,可 以从输入 幅度不等 的一串脉 冲中,去掉 幅度较小 的脉冲,保 留幅度超 过UT+的脉 冲。ui

o t uo

o t

图12-9 施密特触发器用于幅度鉴别

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12.3 555定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器(Monostable Trigger)只存在一个稳定 工作状态，有以下特点： (1) 它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。

(2) 在无外加触发信号时，触发器处于稳态；在 外界触发脉冲的作用下，能够立即从稳态翻转到 暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返 回稳态。 (3) 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 (如电路阈值电压、外接电阻和电容的参数等) ,而与触发脉冲的宽度和幅度无关。所以广泛地应用于脉冲整形、延时以及定时

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12.3.1 电路结构

输入端 反相器 输出电 压Vc

图12-10 用555定时器构成的单稳态触发器

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12.3.2 工作原理ui

V CC4 7 8

O

R

u

5553 5 1

uoO

c

2 3

tV CC

uiC

6 2

uoC5O

t

t

图12-11单稳态触发器的波形图

这里要注意R的取值不能太小。(为什么？)

若R太小，当放电管导通时，灌入放电管的电流太大，会 损坏放电管。

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555单稳态触发器的工作波形如下：ui

O

u

c

2 3

tV CC

O

uo

t

tWO

t

图12-6 单稳态触发器的波形图

注意：触发脉冲 必须是窄脉冲， 要比暂稳态的时 间tw还要短。 (为什么？如果 触发脉冲比暂稳 态时间长呢？)

则触发作用始终 如果在暂稳态持续时间内加入新的触发脉冲呢？存在，输出将不 会在uC达到 则新的触发脉冲不起作用，该电路为不可重复 2VCC/3时返回低 触发的单稳态触发器。 电平。

那么，有没有可以重复触发的单稳态触发器呢？

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单稳态触发器暂稳态时间的计算 (补充：) 2 3 V CC 1 3 V CC

ui

V CC

O

u

c

2

tV CC

τ RC

3

O

uo

t

根据uC的波形，由过 4 8 R 渡过程公式即可计算出暂 555 稳态时间tw7 , tw电容C从 3 6 0V充电到22 VCC /3的时间， …… 此处隐藏：2111字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……