电子技术教学课件作者顾海远第14章.ppt

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1、第14章脉冲波形的产生与整形14.1多谐振荡器14.2单稳态触发器14.3施密特触发器14.4555定时器及其应用实验操作与技能训练13:555定时器的应用返回14.1多谐振荡器14.1.1TTL与非门构成的多谐振荡器1.电路组成如图14.1为TTL与非门组成的多谐振荡器，其中uk是控制端，当uk为高电平时振荡器振荡;uk为低电平时，振荡器停止振荡。G1/G2可以产生高低电平，C1、C2形成正反馈网络，R1、R2可以调节振荡周期，并用来确定TTL与非门的静态工作点，使与非门工作在转拆区。2.工作原理接通电源时，由于某种原因(例如外界干扰、内部噪声或电源波动)使G1门输入电

2、压ui1产生微小的正向波动，由于G1、G2门都工作在转拆区，使ui1产生很大的负跳变。下一页返回14.1多谐振荡器由于电容上的电压不会突变，通过G2门使ui2产生更大的正跳变，反馈到G1门就会产生下列正反馈过程。该过程使G1门输出u01迅速跳变为低电平，G2门输出Ui2迅速跳变为高电平，电路进入第一个暂稳态。此后，ui2通过R2电源通过G2门输入端向电容C1充电，使C2门输入ui2电位升高，同时电容C2通过R1、C1门输出工作管放电，使‘G1门输入Ui1电位降低。上一页下一页返回14.1多谐振荡器由于C1充电速度快，首先使ui2上升到G2门的阂值电平UTH，使G2门输出

3、产生负跳变，反馈到G1门使G1门输入ui1负跳变，G1门输出u01正跳变，使G2门输入ui2正跳变，G2门输出ui2产生更大负跳变，正反馈过程为因此，G2门迅速跳变成低电平，G1门迅速跳变成高电平，电路第一个暂稳态结束进入另一个暂稳态。上一页下一页返回14.1多谐振荡器第一个暂稳态持续时间为电容C1充电所需时间T1≈R2C1，此时u01通过R1、电源通过G1门输入端向电容C2充电，使G1门输入ui1电位升高，同时电容C1通过R2、G2门输出工作管放电，使G2门输入ui2电位降低。C2充电速度快，首先使ui1上升到G1门的阂值电平UTH，使G1门输出产生负跳变，使ui2产生

4、负跳变，G2门输出ui2正跳变，反馈到G1门输入端，产生正反馈，使G1门输出为低电平，G2门输出为高电平，电路第二暂稳态结束进入第一暂稳态。电容C2充电所需时间T2≈R1C2,这样周而复始，产生周期性矩形脉冲输出。工作波形如图14.2所示。上一页下一页返回14.1多谐振荡器3.振荡周期由于充电时间比放电时间快，所以暂稳态维持时间取决于两个电容的充电时间。若R1=R2=R,C1=C2=C，则振荡周期T可以用下式进行估算。从门电路手册中查得，UiK=-1V,UT=1.4V,UOH=3.6V，代入式(14-1)得到上一页下一页返回14.1多谐振荡器14.1.2石英晶体多谐振荡器

5、在许多数字系统中，常常用到频率十分稳定的脉冲信号，由TTL门电路组成的多谐振荡器既受时间常数RC的影响，也与阂值电压UTH有关系,而决定振荡频率是否稳定的主要因素UTH容易受温度、电源电压变化的影响，因此振荡频率稳定性较差。目前广泛采用的稳频方法是在多谐振荡器的反馈回路中串入石英晶体，构成石英晶体振荡器。如图14.3所示为石英晶体的结构、符号和它的电抗频率特性。由图14.3(c)可以看出，石英晶体具有极好的选频特性，而且频率特性非常稳定。上一页下一页返回14.1多谐振荡器当将石英晶体接入TTL门电路组成的多谐振荡器反馈回路中后(图14.4)，因为石英晶体在外加频率为f0时

6、电抗最小，电压信号最容易通过它而形成正反馈通路，所以振荡器的工作频率必然为f0。其他频率的电压信号经过石英晶体后严重衰减，不足以产生振荡。在电路接通电源以后，门G1、G2的输入端ui1和ui2必然有噪声电压存在，而噪声电压的频谱很宽，其中一定含有f0频率的电压成分。这个电压成分开始时可能极小，但经过电路正反馈作用的增强，立即就能达到使门电路在饱和与截止状态间转化所需要的输入信号幅度。f0称为石英晶体的固有振荡频率，它只与石英晶体切割方向、外形和尺寸有关，不受外围电路参数的影响。石英晶体谐振频率稳定度可达10-10~10-11，足以满足大多数数字系统对脉冲频率稳定度的要求。

7、上一页下一页返回14.1多谐振荡器14.1.3多谐振荡器的应用1.分频电路多谐振荡器可以作为脉冲信号源，也可用作分频电路。如图14.5所示。CMOS石英晶体多谐振荡器产生频率为32768Hz的基准信号，经15级异步计数器分频后，便可以得到稳定度很高的频率为1Hz的信号。这种信号可以用作各种计时系统的基准信号源。2.防盗报警电路如图14.6所示的防盗报警电路，该电路由555定时器(其性质在14.4节中详细说明)构成的多谐振荡器、铜丝、扬声器等组成。铜丝放置于盗窃者必经之处，如门、窗等。上一页下一页返回14.1多谐振荡器当接通开关