电子技术专科教材011

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1、第10章脉冲波形的产生与整形电路在数字电路中，提供脉冲信号一般有两种方法，一是采用脉冲振荡器直接产生，二是利用整形电路把已有的其他波形变换成所需要的脉冲波形。本章介绍555定时器、单稳态触发器、施密持触发器、RC多谐振荡器、石英品体振荡器及相应的集成电路产品。10.1概述在同步吋序逻辑电路中，矩形脉冲作为吋钟信号控制和协调着整个系统的工作。因此，时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常地工作。为了定量描述矩形脉冲的持性，通常给出图10-1中所标注的几个主要参数。脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲Z间的时间间隔，有时也使用频串

2、f=l/T图10-1描述脉冲的儿个主要参数表示单位时间内脉冲重复的次数。脉冲幅度Ug：脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度如从脉冲前沿上升到0.5Um起，到脉冲的下降沿到0.55为止的一段时间。上升时间tr：脉冲上升沿从0」U„.上升到0.9Um所需要的时间。下降吋间tf：脉冲下降沿从0.95下降到0.15所需要的时间。占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q=tw/T在脉冲电路中按实际需要来确定脉冲的周期和占空比，并希望脉冲的上升沿和下降沿尽可能小。此外，在将脉冲信号用于具体的数字系统时，有时还可能有一些特殊的要求，如脉冲周期和幅度的稳

3、定性等，这时还需要增加一些相应的性能参数來加以说明。10.2555定时器10.2.1概述555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能集成电路。只要外接几个阻容元件便可以组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。555定时器有双极型（如国产5G555）和CMOS如国产CC7555）o双极型555定时器的电源电压范］韦I为5〜16V,最大负载电流可达200mA0CMOS555定时器电源电压范围为3〜18V,最大电流负载小于4mA。所以，555定时器可驱动微电机、指示灯、扬声器等。广泛用于脉冲的产生与变换、仪器与仪

4、表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域。10.2.1555定时器图10・2是双极型5G555定时器的逻辑电路图。从原理电路可以看出，它是一个由模拟电路和数字电路共同组成的集成电路。其内部包含有两个电压比较器A1和A2（包括电阻分压电路）、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和缓冲输出级G3。由于比较器的分压电路由三个5KQ的电阻构成，所以称之为555电路。a)1图10-2555定时器的电路组成a）电路组成b）外形比较器A1的同相端由分压电阻提供UrL^Vcc作基准电压，反相端TH称阈值输入端。A2的反3相端分压电阻提

5、供UR2=£vcc作基准电压，同相端冠端称触发输入端。Vco为控制端，用于外接Vco改变内部分压器分压值。RD端为置0端，砂=0时，输出端（OUT）输出电压uo为低电平，正常工作时而端必须为高电平。设TH和77?端的输入电压分别为Uj]和ui2o555定时器的工作过程如下：当uQUri、ui2>UR2时，比较器Al和A2的输出ucl=0>uc2=l,基本RS触发器被置0,即Q=0、Q=1,输出u（）=0,同时V导通。当Uii

6、u（）=l,同时V截止。当Ui产Uri、Uj2>UR2时，比较器Al和A2的输出%]=1、uc2=l,基本RS触发器保持原状态不变。综上所述，555定时器的功能如表10-1所示。表10-1555定时器的功能表输入输出RDTn(Uii)Tr(U")UoV状态0XX0导通1>%%>%%0导通1〈％%〉％v“不变不变1X1截止10.3单稳态触发器10.3.1单稳态触发器的工作特点单稳态触发器与前介绍过的双稳态触器比较具有以下特点：（1）电路只有一个稳态，而另有一个状态是暂稳态。（2）在外界触发脉冲作用下，电路能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维

7、持一段时间以后，又自动返回到稳态；（3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。单稳态触发器在数字电路屮常用于脉冲整形、定时和延时电路。所谓整形就是把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的规则的波形；延时就是把输入信号延迟一段时间后再输出。10.3.2门电路组成单稳态触发器1.电路结构图10-3是用CMOS门电路和RC微分延时电路组成的单稳态触发器，称为微分型单稳态触发器。W为输入触发脉冲，高电平触发。uiCdRd4>1Uol1——图10-3门电路构成的单稳态触发器2.工作原理（1）稳定状态无触发信号输入（

8、口=0）时，输入端为低电平，电源Vcc通过R为G2输入端加上高电平，因此,%为低电平，并加到G1的另一输入端，使输出为高电平。电容C两端电压接近0,这是电路的稳态。在触发信号到来之前，电路一直保持这一稳态。（2）触发电路