数字电子技术与应用配套教学课件宋雪臣PPT及答案 课题6.ppt

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1、课题6脉冲波形发生器及其应用知识目标了解脉冲信号波形及其参数的含义；熟悉555定时器的结构及基本功能；熟悉单稳态触发器的原理和功能；熟悉施密特触发器的特点；了解多谐振荡器的特点。技能目标掌握产生脉冲波形的基本方法；能利用555定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器；能灵活应用单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器。课题描述在数字电路或数字信号系统中，常常需要各种各样的脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程中的定时信号等。那么各种脉冲波形是如何获取的呢？又如何去描述这些脉冲信号的特征呢？这就是

2、本课题要研究的内容。通过本课题的学习，我们不仅可以了解各种常用脉冲信号的波形极其特征，还能掌握脉冲波形的两种不同产生方法：即利用脉冲信号产生器直接产生或者对已有信号进行整形变换，使之满足系统的要求。6.1脉冲信号波形及其参数6.1.1脉冲信号波形脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形,脉冲信号的波形多种多样，在数字系统中经常需要的是具有各种宽度、幅度、边沿陡峭的矩形脉冲信号。图6.1给出了几种常见的脉冲信号波形。6.1.2脉冲信号的参数在数字电路中，要控制和协调整个系统的工作，常常需要时钟

3、脉冲（CP）信号。数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号或两状态的逻辑信号，两状态逻辑信号只有0、1两种取值，用波形图表示就是矩形脉冲。如图6.2所示。在图6.2所示的波形图中，标出了定量描述矩形脉冲的几个指标即脉冲信号的波形参数：脉冲幅度Um—脉冲电压的最大变化幅度。脉冲周期T—周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲相对应点上的时间间隔。有时也使用频率f—表示单位时间内脉冲重复的次数。脉冲宽度TW—从脉冲前沿上升到0.5Um处开始，到脉冲后沿下降到0.5Um为止的一段时间。有时也称为脉宽。上

4、升时间TR—脉冲前沿从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。下降时间Tf—脉冲后沿从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。占空比Q—脉冲宽度TW与脉冲周期T之比。对于理想矩形脉冲，其上升时间与下降时间相等，均视为零6.2555定时器的结构及基本功能555定时器是一种中规模集成电路，以它为核心，在其外部配上少量阻容元件，就可方便构成多谐振荡器、施密特触发器、单稳态触发器等。由于使用灵活、方便，因此555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到应用。555定时器根据

5、内部器件类型可分为双极型和单极型，均有单或双定时器集成电路。双极型型号为555（单）和556（双），电源电压使用范围为5~15V，输出电流可达200mA，可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等；单极型型号为7555（单）和7556（双），电源电压范围为3~18V，但输出电流仅1mA。6.2.1电路结构图6-3（a）所示为555集成定时器的电路结构图，（b）是引脚排列图。其中TH为电压比较器C1的阈值输入端，是电压比较器C2的触发输入端。555集成定时器由以下五个部分组成1.分压器三个阻值

6、均为5kΩ的电阻串联起来构成分压器（555定时器因此而得名），其作用是为后面的电压比较器C1和C2提供参考电压：C1的同相输入端的参考电压为U+=2VCC/3，C2的反相输入端参考电压为U-=VCC/3。如果在电压控制端VC另加控制电压，则可改变C1、C2的参考电压。工作中不使用VC端时，一般都通过一个0.01µF的电容接地，以旁路高频干扰。2.电压比较器C1、C2是由运放构成的两个电压比较器。比较器有两个输入端，同相输入端和反相输入端，分别标有“+”、“-”号，其输入电压分别用U+和U-表示，

7、当U+＞U-时，电压比较器输出高电平，当U+＜U-时，输出低电平。两个输入端基本上不向外电路索取电流，即输入电阻趋于无穷大。3.基本RS触发器在电压比较器之后，是由两个与非门组成的基本RS触发器，是专门设置的可从外部进行置0的复位端，当=0时，使Q=0，=1。4.晶体管开关和输出缓冲器晶体管TD构成开关，其状态受端控制，当为0时TD截止，为1时TD导通。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。综上所述，555定时器不仅提供了一个复位电平为2V

8、CC/3、置位电平为VCC/3、且可通过端直接从外部进行置0的基本RS触发器，而且还给出了一个状态受该触发器端控制的晶体管开关，因此使用起来非常灵活。由555定时器的电路图和功能表可以看出：=0时，=1，输出电压uO=UOL为低电平，TD饱和导通。=1、UTH＞2VCC/3、＞VCC/3时，C1输出低电平，C2输出高电平，=1，Q=0，uO=UOL，TD饱和导通。=1、UTH＜2VCC/3、＞VCC/3时，C1、C2输出均为高电平，基本RS触发器保持原来状态不变，因此uO、TD也保持原来状态不变