《施密特单稳多谐图》PPT课件

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第5章　脉冲信号的产生与整形概　述555定时器及其应用本章小结 主要要求：了解脉冲信号产生与整形的方法。了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。5.1概述了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑功能、工作特点和典型应用。 常用的有施密特触发器和单稳态触发器。一、脉冲信号产生与整形的方法获取脉冲信号的方法脉冲信号产生与整形电路的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。用多谐振荡器直接产生。用整形电路对已有波形进行整形、变换。施密特触发器主要用以将缓慢变化或快速变化的非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。单稳态触发器主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。用门电路构成。用专用的集成电路。用555定时器构成。 UOLUOH二、施密特触发器(一)施密特触发器的特性和符号UT=UT+-UT-回差电压施密特触发器工作特点(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。(2)有两个阈值电压。(3)有两个稳态。UT+OuOuIUT-正向阈值电压负向阈值电压当uI从小增大时，经过UT+处才能使输出发生跃变。当uI从大减小时，经过UT-处才能使输出发生跃变。SchmittTriggerUOLUOHUT+OuOuIUT-uOuI具有施密特特性的与非门符号 OuItuOUT+UT-Ot(二)施密特触发器应用举例波形变换将三角波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。UOHUOLuI>UT+后，uO=UOL,只有当uI下降到经过UT-时，uO才会发生跃变。uI2/3VCC时电压传输特性为反相输出的滞回特性uIuO当TH=TR=uI<1/3VCC时1/3VCC0当1/3VCC1/3VCC)。当uC≥2/3VCC时，满足TR=uI>1/3VCC，TH=uI≥2/3VCC,因此uO为低电平，V导通，电容C经放电管V迅速放电完毕，uC0V。这时TR=UIH>1/3VCC，TH=uC0<2/3VCC，uO保持低电平不变。因此，稳态时uC0V，uO为低电平。充电工作原理导通放电VuCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC0VUOLUIH 2.触发进入暂稳态(二)工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC当输入uI由高电平跃变为低电平(应<1/3VCC)时，使TR=UIL<1/3VCC而TH=uC0V<2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R向C充电，uC上升。UILUOH充电 3.自动返回稳定状态(二)工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC2.触发进入暂稳态UIHUOLTH≥2/3VCC放电V当输入uI由高电平跃变为低电平(应<1/3VCC)时，使TR=UIL<1/3VCC而TH=uC0V<2/3VCC，因此uO跃变为高电平，进入暂稳态，这时放电管V截止，VCC又经R向C充电，uC上升。这时uI必须已恢复为高电平当uC上升到uC≥2/3VCC时，TH=uC≥2/3VCC，而TR=uI=UIH(>1/3VCC)，因此uO重新跃变为低电平。同时，放电管导通，C经V迅速放电uC0V，放电完毕后，电路返回稳态。 [例]用上述单稳态电路输出定时时间为1s的正脉冲，R=27k，试确定定时元件C的取值。(二)工作原理、工作波形与参数估算uCOtOuOtUOLUOHtWOOtUIHuItWIVCC输出脉冲宽度tW即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件R、C。该单稳态触发器为不可重复触发器，且要求输入脉宽tWI小于输出脉宽tWO。解：因为tWO1.1RC故可取标称值33F。估算公式tWO1.1RC GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1CuOuC-+R2四、用555定时器组成多谐振荡器(一)电路结构DISVCCR1THTRGNDVCCRDCO0.01FOUTuOCuC-+R2 (二)工作原理、工作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ充电UOHTH=TR=uC很小Ⅰ接通VCC后，开始时TH=TR=uC0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C充电，uC上升，这时电路处于暂稳态Ⅰ。工作原理 (二)工作原理、工作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡUOLTH=TR≥2/3VCC当uC上升到TH=TR=uC≥2/3VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管V导通，C经R2和V放电，uC下降，电路进入暂稳态Ⅱ。工作原理Ⅱ接通VCC后，开始时TH=TR=uC0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C充电，uC上升，这时电路处于暂稳态Ⅰ。放电 当uC下降到TH=TR=uC≤1/3VCC时，uO重新跃变为高电平，同时放电管V截止，C又被充电，uC上升，电路又返回到暂稳态Ⅰ。(二)工作原理、工作波形与周期估算uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡTH=TR≤1/3VCCⅠ工作原理当uC上升到TH=TR=uC≥2/3VCC时，uO跃变为低电平，同时放电管V导通，C经R2和V放电，uC下降，电路进入暂稳态Ⅱ。接通VCC后，开始时TH=TR=uC0，uO为高电平，放电管截止，VCC经R1、R2向C充电，uC上升，这时电路处于暂稳态Ⅰ。 (二)工作原理、工作波形与周期估算电容C如此循环充电和放电，使电路产生振荡，输出矩形脉冲。uCOtOuOtUOLUOHⅡⅠtWHtWLⅠⅠⅡ周期与占空比估算tWH0.7(R1+R2)CtWL0.7R2CT=tWH+tWL0.7(R1+2R2)C GNDVCCRDOUTCO555THTRDISVCC0.01FR1C+R2RP1RP2[例]指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？若原来无声，如何调节才能鸣响？欲提高音调，又该如何调节？解：R1、R2、RP1和C共同构成定时元件，因此调节RP1可调节音调高低。欲提高音调，则应减小RP1，因此触头应下移。RP2调节RP2可控制RD为0或1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。调节RP2使触头左移至适当位置，可使RD=1，使扬声器鸣响。RP1 本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路，可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或采用555定时器构成施密特触发器。 单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身R、C定时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变R、C定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用中，常选用集成单稳态触发器或采用555定时器构成单稳态触发器。 在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变R、C定时元件数值的大小，可调节振荡频率。 555定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其它多种实用电路。由于555定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。除555单定时器外，还有双定时器556、四定时器558等。 单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为GuO可重复触发型不可重复触发型uOuI1uOuIuOuI单稳态触发器具有施密特特性的与非门符号多谐振荡器 555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为555定时器构成的施密特触发器555定时器构成的单稳态触发器555定时器构成的多谐振荡器