数字电子技术基础电子教材

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1、数字电子技术基础电子教材第8章脉冲波形的产生与整形在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。8.1集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和

2、施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一般双极型集成定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大

3、负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。一、555定时器的电路结构与工作原理1.555定时器内部结构（1）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器（2）两个电压比较器C1和C2集成运算放大器的符号如图8.1.1所示。图8.1.1集成运算放大器符号在555定时器中做比较器用，工作原理如下：v+＞v－，vo=1；v+＜v－，vo=0。（3）基本RS触发器（4）放电三极管T及缓冲器G2.工作原理555定时器的电气原理图和电路符号如图8.1.2所示。当5脚悬空时，比较器C1和C

4、2的比较电21压分别为V和V。cccc33-153-第8章脉冲波形的产生与整形21（1）当vI1>Vcc，vI2>Vcc时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置330，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。21（2）当vI1Vcc时，比较器C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器33R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原

5、状态不变。VCC电源RD复位(8)(4)5kΩ控制电压(5)vICR&(6)C1vI1阈值输入G5kΩ&1(3)vOVCCRD&vIC84S(2)C25vI2触发输入vI1v6O55535kΩvI2,(7)2vOT,vO7放电端1(1)(a)(b)图8.1.2555定时器的电气原理图和电路符号(a)原理图(b)电路符号2由于阈值输入端(vI1)为高电平（>Vcc）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端3（TH）。1因为触发输入端(vI2)为低电平（

6、）。如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0～VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。另外，RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平，即RD的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。二、555定时器的功能表-154-数字电子技术基础电子教材表8.1.1555定时器功能表值输入(vI1)触发输入(vI2)复位(RD)输出(vO)放电管T××00导通21V>V10导通cc

7、cc3321V1不变不变cccc338.2施密特触发器施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。一、用555定时器构成的施密特触发器1.电路组成及工作原理VCCVCC2vI2VCCRDVCCR3841VCCvIC357vO2tvI16vO1vIv5553vO1I221t(a)电路图(b)波形图图8.2.1555定时器构成的施密特触发器（1）vI=0V时，vo1输出高电平。22（2）当vI上升到Vcc时，vo1输出低电平。当vI由Vcc继续上升，vo1保持不变。331（3

8、）当vI下降到Vcc时，电路输出跳变为高电平。而且在vI继续下降到0V时，电路的这种3状态不变。图中：R、VCC2构成另一输出端vo2，其高电平可以通过改变VCC2进行调节。2.电压滞回特性和主要参数（1）电压滞回特性施密特触发器的电路符号和电压传输特性如图8.2.2所示。-155-第8章脉冲波形的产生与整形voVOHvIvoVO