脉冲波形产生与变换

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1、第七章脉冲波形的产生与变换7.1概述7.2555定时电路7.3单稳态电路7.4多谐振荡器7.5施密特电路7.1概述图7–1RC暂态电路波形惰性电路产生的暂态过程，对一阶问题而言，可用三要素法来描述，获得电压或电流随时间变化的方程，该方程是脉冲波形计算的重要依据。三要素即起始值X(0+)、趋向值X(∞)和时间常数τ，若三要素已知，则得方程或7.2555定时电路7.2.1基本组成图7–2CC7555集成定时电路1.分压器分压器由3个5kΩ电阻R组成，它为两个电压比较器提供基准电平。当5脚悬空时，电压比较器A的基准电平为，比较器B的基准电平为。改变5脚的接法可改变比较器A、B的基

2、准电平，如5脚通过电阻10kΩ接地，则基准电平分别为和。5脚也可另接小于等于UDD的电源，如采用和，则5脚通过一个电容0.01～0.1μF电容接地，以防干扰信号影响5脚电压值。2.比较器比较器A、B是两个结构完全相同的高精度电压比较器。A的输入端为引脚6高触发端，当时，A端输出为高电平，即逻辑“1”；当时，A输出为低电平，即逻辑“0”。B的输入端为引脚2低触发端，当时，B输出为低电平，即逻辑“0”；当时，B输出为高电平，即逻辑“1”。A、B的输出直接控制基本RS触发器的动作。RS触发器由两个或非门组成，它的状态由两个比较器输出控制，根据基本RS触发器的工作原理，就可

3、以决定触发器输出端的状态。3.基本RS触发器4.开关放电管和输出缓冲级放电管V是N沟道增强型的MOS管，其控制栅为0电平时截止，为1电平时导通。两级反相器构成输出缓冲级，反相器的设计考虑了有较大的电流驱动能力，一般可驱动两个TTL门电路。同时，输出级还起隔离负载对定时器影响的作用。7.2.2工作原理及特点表7–1555定时器功能表CC7555定时器电路具有静态电流较小(80μA左右)，输入阻抗极高(输入电流仅为0.1μA左右)，电源电压范围较宽(在3~18V内均正常工作)等特点。其最大功耗为300mW。和所有CMOS集成电路一样，在使用时，输入电压uI应确保在安全范围之内

4、，即满足下式条件：USS-0.5V≤uI≤UDD+0.5V555定时电路除了CMOS型之外，还有TTL型，如5G555(NE555)。它的工作原理与CC7555没有本质区别，但其驱动电流可达200mA。7.3单稳态电路7.3.1电路组成图7-3CC7555构成的单稳态电路7.3.2工作原理静止期：触发信号uI处于高电平，电路处于稳态，根据555工作原理知道uO为低电平，放电管V导通，定时电容C两端电压uC=0。工作期：外界触发信号uI加进来，要求为负脉冲且低电平应小于，比较器输出UB为高电平，UA为低电平，使uO为高电平，且放电管截止，电源UDD通过定时电阻R对定时

5、电容充电，这是一个暂态问题，只要写出三要素即可。三要素如下：由于比较器A、B的存在，uC不可能充至UDD。当uC充至大于，但小于时，UA=UB均为低电平，RS触发器处于保持态，即Q=1,，电路仍处于uO=高电平，放电管仍处于截止，电容继续充电。当时，UA=1，UB=0，则Q=0，Q=1，uO=0，放电管导通，电容通过放电管很快放电，进入恢复期。由于外界触发脉冲加进来，电路uO由低电平变为高电平到再次变为低电平这段时间就是暂稳态时间，其暂稳态时间TW计算如下：图7–4具有微分环节的单稳态电路恢复期TR由下式决定：其中rd为放电管导通时呈现的电阻，一般R>>rd，所以恢复期

6、很短。图7–5线性锯齿波电路7.4多谐振荡器图7–6描述矩形脉冲特性的指标7.4.1电路组成图7–7自由多谐振荡器电路及工作波形7.4.2工作原理由于接通电源前，电容器两端电压uC=0，电源刚接通时UB=1，UA=0，因而Q=1，Q=0，经输出缓冲级后uO为高电平，放电管V处于截止。电源电压通过R1、R2对C充电，其暂态过程为由于比较器A、B的存在，电容C不可能充至UDD。过程如下：当时，UB、UA均为低电平，RS触发器状态不变；但当时，UA=1，UB=0，RS触发器状态变为Q=0,Q=1，输出uO为低电平，放电管V导通，这段时间我们称为第一暂稳态期。放电管V导通时，电

7、容C通过电阻R2和放电管放电，电路进入第二暂稳态期，放电过程为由于比较器A、B的存在，电容器不可能放电至0。当电容放电,时，UA=UB=0，RS触发器处于维持状态，输出也不变；但当C继续放电,时，UB=1,UA=0，这时Q=1,Q=0，输出uO为高电平，放电管截止，UDD再次对电容充电。如此反复，可输出矩形波形。该电路的振荡周期计算如下：而T1和T2分别为输出矩形的频率f=1/T。显然，改变R1、R2和C值即可改变振荡频率。我们也可通过改变5脚电压U5来改变比较器A、B的参考电压，而达到改变振荡频率的目的。在实