第八章-脉冲波形的变换与产生课件.ppt

1、8.1 单稳态触发器单稳态触发器 8.2 施密特触发器施密特触发器 8.3 多多谐振荡谐振荡器器8.4 555定时器及其应用定时器及其应用 8 脉冲波形的变换与产生脉冲波形的变换与产生4 4、掌握由、掌握由555555定时器组成的多谐、单稳、施密特触定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计发器的电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。算。 1 1、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触、正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触 发器的电路组成及工作原理。发器的电路组成及工作原理。 2 2、掌握多谐、单稳、施密特触发器、掌握多谐、单稳、施密特触发器MS

2、IMSI器件的逻辑器件的逻辑 功能及主要指标计算。功能及主要指标计算。 3 3、掌握、掌握555555定时器的工作原理。定时器的工作原理。 教学基本要求教学基本要求 8.1单稳态触发器单稳态触发器 8.1.1 用门电路组成的微分型单稳态触发器用门电路组成的微分型单稳态触发器 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。 单稳态触发器的工作特点：单稳态触发器的工作特点： 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态;

3、; 由于电路中由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持延时环节的作用，暂稳态不能长保持, 经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的 持续时间仅取与持续时间仅取与RC参数值有关。参数值有关。 8.1单稳态触发器单稳态触发器 门电路组成的单稳态触发器门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器集成单稳态触发器不可重复触发不可重复触发单稳态触发器单稳态触发器可重复触发可重复触发单稳态触发器单稳态触发器用用555定时器组成的单稳态触发器定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同按电路形式不同单稳态触发器的单稳态触发器的分类分类工作特点划分工作特点

4、划分8.1.1 用用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器 1. 1. 电路电路CMOS与非门构成的微分型与非门构成的微分型 单稳态触发器单稳态触发器 CMOS或非门构成的微分型或非门构成的微分型 单稳态触发器单稳态触发器 稳态为稳态为1负负脉冲触发脉冲触发稳态为稳态为0正正脉冲触发脉冲触发 R vO G2 & C D vI2 vC 1 Rd vI Cd G1 vd vO1 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 电路处于一种稳态：电路处于一种稳态： 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2

5、 vC 1 Rd Cd vd 0 00 01 11 10 0 o =0 c =0a)没有触发信号时，没有触发信号时， I=0设定设定CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压2THDDVV 工作原理：工作原理：b)b)外加触发信号外加触发信号 d d =VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vO vI vO1 vI2 迅速使迅速使 o1 = 0 o =1 vI 0 t vd 0 t vO1 vO vI2 0 t t t 0 VTH VDD t1 t2 0 电路进入暂稳态电路进入暂稳态 电容充电电容充电 I2 1 10 0 1 v O 1 v O G 2 G 1 C D R V DD v

6、 I v I2 v C 1 R d C d v d c)c)电容充电电容充电, ,电路由暂稳态自动返回到稳态电路由暂稳态自动返回到稳态 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd 0 01 1 I2 I2 =VTH产生如下正反馈过程：产生如下正反馈过程： vI2 vO vO1 迅速使迅速使 o1 = 1 o =0电容放电电容放电 c =0v o2 v O1 vR vI 0 t vd 0 t v O 1 v O v I2 0 t t t 0 V TH V DD t 1 t 2 0 tw tw0.7RC （1） 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw (2)

7、恢复时间恢复时间tre tre 3 d (3) 最高工作频率最高工作频率 fmax 3、 主要参数的计算主要参数的计算 vO1 vI vO vI2 0 0 t t t t tW 0 VTH VDD t1 t2 vd 0 t 0 TH0V)()()(tCCC l ln nW W R RC CvC(0+) = 0；vC( ) =VDD =RC, VTH = VDD /2THDDDDw0VVVlnRCt = RCln2rew11ttTfminmax 4. 讨论讨论b)用用TTL门电阻门电阻R的取值可以是任意的吗？的取值可以是任意的吗？a)在暂稳态结束在暂稳态结束(t= t2)瞬间，门瞬间，门G2的输

8、入电压的输入电压 I2达到达到VDD+VTH，可能损坏可能损坏G2门，怎么办？门，怎么办？采用采用TTL与非门构成单稳电与非门构成单稳电 路时，电阻路时，电阻R要小于要小于0.7k 。 vO1 G1 1 1 G2 C vI R VDD vO Cd Rd vO 1 G3 VD 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器(a)v vO O v vI I t tw w t tw w (b)vO vI tw tw 不可重复触发不可重复触发可重复触发可重复触发被重复触发被重复触发没有被重复触发没有被重复触发 1. 不可重复触发的集成单稳态触发器不可重复触发的集成单稳态触发器 74121触发信号控制电路

9、触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器电路的连接：电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻：外接电阻或采用内部电阻C：外接电阻容：外接电阻容 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触发信号控制电路触发信号控制电路 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 输出缓冲电路输出缓冲电路 (a) 逻辑图 输出脉冲宽度：输出脉冲宽度： tw0.7RC 电路的不可重复触发特性电路的不可重复触发特性 (1)工作原理工作原理在暂稳态期间即使有触发信号输入在暂稳态期

10、间即使有触发信号输入,但由于但由于G4门在此期间关闭门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态暂稳态: Q=1 Q=0 B A1 A2 G1 & G2 & G3 & G4 & a G5 & 1 G6 & Cext Rext Rext/Cext Rint Rint G7 1 G8 1 G9 1 Q Q 触触发发信信号号控控制制电电路路 微微分分型型单单稳稳态态触触发发器器 输输出出缓缓冲冲电电路路 (a) 逻辑图 100074121功能表功能表 H H QA1A2B Q L H L L H L L L H H H L H

11、 H H H H H L L 逻辑功能表逻辑功能表不可触发，保持稳态不变不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，中有一个或两个为低电平， 在在B端输入上升沿时电路被触发端输入上升沿时电路被触发B 和和A1、A2、 中有一个或两个为中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发降沿时电路被触发8.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1. 定时定时 该电路可用于频率计该电路可用于频率计 vO 与与门门 vA vB tW 单稳单稳态态 触发触发器器 vI vI O vB O vA O vO O tW t t t t A1 Rext/

12、Cext VCC Cext A2 B Cext Rext/ Cext A1 A2 B Q Q VCC VCC vI vO R1 C1 R2 C2 74121 （1） 74121 （2） vO1 vI t t1 0 t tw1 tw1 vO1 0 t tw2 tw2 vO 0 2. 延时延时4. 组成噪声消除电路组成噪声消除电路 单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。消除噪声。 如用如用 I作为下降沿触发的计数器触发脉冲作为下降沿触发的计数器触发脉冲,干扰加入干扰加入,就会造成就会造成计数错误计数错误. vI Q v

13、O 噪声噪声 C R VCC Cext Rext/Cext 7412A1 A2 B vI Q 1D C1 R Q vO 8.2 施密特触发器施密特触发器8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 8.2 施密特触发器施密特触发器1 1、施密特触发器、施密特触发器电压传输特性电压传输特性及工作特点：及工作特点： 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。压值时，输出电压会发生突变。 电路有两

14、个阈值电压。电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压电压分别是正向阈值电压（VT+）和负阈值电压（）和负阈值电压（VT-） 。同相输出施密特触发器同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器反相输出施密特触发器 1 vI vO 1 vI vO O vI vo VT VT+ VOH VOL o V T+ v O V OH V OL V T - - v I 1、电路组成、电路组成2、工作原理、工作原理 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 I18.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器O11I212

15、I1vRRRvRRRv2 R1 R2 I为三角波为三角波 假定：假定： 2THDDVV 10 8 6 4 2 0 v I /V 2 4 6 8 10 V OH V DD v O /V B 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1O211I2121I RRRRRR00 1(1) I上升上升当当vI1=0， = 0Vv O正向阈值电压正向阈值电压 (VT+): I 值在增加值在增加过程中，使输出电压产生跳变时过程中，使输出电压产生跳变时所对应所对应 I 的值。的值。只要只要 I1 VTH， I1 (4)当当I下降下降, 也下降也下降则保持则保持 =VOHo当当 =VTH，电路产生

16、如下正反馈，电路产生如下正反馈 ： I1 1 1 G1 G2 vI vO R2 R1 vO1 vI1 1 v vo ov vI I 传特性曲线传特性曲线 工作波形工作波形 vI VT VT O vO VDD O t t vO VDD O VT VT vI 8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触发器 vI vO vO， VDD TP1 TP2 TP3 TN5 TN4 TN6 vS2 vS5 TP7 TN8 TP9 TN10 TN12 TP11 VDD 施施密密特特电电路路 整整形形电电路路 输输出出电电路路 1 vI vO 8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 o vI vO1 V

17、OH VOL VT+ VT_ vO VOH VOL 0 t tWo vI t v vT T+ +v vT T- - 1 vI vO 1. 1. 波形变换波形变换 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (b) vO vI 1 2. 波形的整形波形的整形 vO vI 1 vI VT+ VT 0 t vO VOH VOL 0 t (a) 1 v vo ov vI I o VT+ vO VOH VOL VT- 合理选择回差电压，可消除干扰信号。合理选择回差电压，可消除干扰信号。 vI O vO O vO O VT2 VT1 t t t 3.3.消除干扰信号消除干扰信号 8.3 多谐

18、振荡器多谐振荡器8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器 8.3.2 由门电路组成的多谐振荡器由门电路组成的多谐振荡器 8.3.3 用施密特触发器构成波形产生电路用施密特触发器构成波形产生电路 开开关关电电路路 RC延时环节延时环节 多谐振荡器的基本组成：多谐振荡器的基本组成：开关器件开关器件,反馈延迟环节反馈延迟环节开关器件开关器件：产生高、低电平：产生高、低电平反馈延迟环节（反馈延迟环节（ RC电路）电路）：利用：利用RC电路的充放电特性实现电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路反馈到开关器件输入端，改变电路的输

19、出状态的输出状态,以获得所脉冲波形输出。以获得所脉冲波形输出。概述概述8.3 多谐振荡器多谐振荡器8.3.1 由由CMOS门门电路组成的多谐振荡器电路组成的多谐振荡器 1. 电路组成电路组成 v ID 1 D 2 T P T N v O1 R C D 4 D 3 T P T N v O G 1 G 2 + V DD VC 1 1 vI vO1 vO C R G1 G2 组成的多谐振荡器组成的多谐振荡器.o1 =1, o =0 时时,电容充电电容充电, I增加增加; o1 =0, o =1 时时,电容放电电容放电, I下降下降; o1与与o反相反相,电容接在电容接在o与与I之间之间: 2. 工作

20、原理工作原理DDTH0O 2NFFVVVV假定假定 电路初态：电路初态：=1v O 1 =0v O v C = 0V电容充电电容充电v C v Iv I当当=VTH 时，时，迅速使迅速使G1导通、导通、 G2截止截止电路进入第二暂态电路进入第二暂态v O2=1v O1=0=0v O 1=1v O（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态v Iv O1v O G1 G2 VDD TP D3 TP D1 充充 电电 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vI VDD VTH 0 t t vO VDD 0 （2）第

21、二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态）第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态电容放电电容放电v Cv Iv I当当=VTH 时时，迅速使得迅速使得G1截止、截止、G2导通导通 电路返回第一暂稳态电路返回第一暂稳态 O2=0 O1=12. 工作原理工作原理v Iv O1v O G1 G2 VDD TP D3 TP D1 放放电电 vI D2 TN TN vO1 vO2 D4 R C vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t TRC1n41.4RC 由门电路组成的多谐振荡器的振由门电路组成的多谐

22、振荡器的振荡周期荡周期T取决于取决于R、C电路和电路和 VTH，频率稳定性较差。频率稳定性较差。 3. 振荡周期的计算振荡周期的计算THDDDD1lnVVVRCT THDD2n1VVRCT vI(0+) 0；vC( ) VDD =RC, t = t2-t1T1 :vI(0+) VDD ；vC( ) 0 =RC, t = t3-t2T2 : THTHDD2DD21n1V)VV(VRCTTT vI VTH O VDD V V t vO2 VDD O T1 T2 t1 t2 第第一一 暂暂稳稳态态 第第二二 暂暂稳稳态态 t v vo ov vI IV VT+T+ V VT_T_ V VOLOL V

23、 VOHOH T T1 1 T T2 2 0 0 t t 0 0 t t 12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVV C C v vo ov vI IR R 1 1 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路用施密特触发器构成波形产生电路8.3.3 石英晶体振荡器石英晶体振荡器1、石英晶体电路符号和选频特性、石英晶体电路符号和选频特性电路符号电路符号 阻特性阻特性 fXf0电电 感感 性性电电 容容 性性电电 容容 性性当当 f = f0 时时, 电抗电抗 X = 02、石英晶体振荡器、石英晶体振荡器R: 使使G1工作在线性区工作在线性

24、区C1 : 耦合电容耦合电容C2 : 抑制高次谐波抑制高次谐波 G1 1 G2 1 C1 R C2 R vO 1 2 1 & 石 英 晶 体 振 荡 器 1J 1K VCC CP vO Q Q & C1 CP Q 1 2 3、双相脉冲产生电路双相脉冲产生电路8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8.4.1 555定时器定时器 8.4.2 用用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 8.4.3 用用555定时器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器 8.4.4 用用555定时器定时器组成多谐振荡器组成多谐振荡器 (1) 电路结构电路结构. 三个阻值为三个阻值为5k的电阻组成的分压

25、器；的电阻组成的分压器；. 两个电压比较器两个电压比较器: C1、C2 ；. 一个与非门一个与非门 RS 触发器；触发器；. 放电三极管放电三极管T及反向驱动器及反向驱动器G。555定时器的电路结构及工作原理定时器的电路结构及工作原理8.4 555定时器及其应用定时器及其应用8.4.1 555定时器定时器集成集成555定时器定时器电阻分压电阻分压网络网络电压电压比较器比较器基本与非门基本与非门RS触发器触发器反向驱动器反向驱动器放电三极管放电三极管T集成集成555定时器定时器上触发电压：上触发电压：(2Vcc)/3下触发电压：下触发电压：Vcc/3电压比较器电压比较器的功能：的功能：V+ V-

26、Vco =1V+ (2Vcc)/3Vi2 Vcc/3V+ V-VC2O = 1Vi1(2Vcc)/3Vi2Vcc/3Vo = 0 0T为导通状态为导通状态输入输出状态分析输入输出状态分析:S16.1 集成集成555定时器定时器1110上上: (2Vcc)/3下下: Vcc/3Vi1 Vcc/3V+ V-VC1O = 1V+ V-VC2O = 1Vi1Vcc/3Vo = 0(保持保持) 0T保持上一状态保持上一状态输入输出状态分析输入输出状态分析:S26.1 集成集成555定时器定时器0101上上: (2Vcc)/3下下: Vcc/3Vi1(2Vcc)/3Vi2 V-VC1O = 1V+ V-V

27、C2O = 0Vi1Vcc/3Vo = 11T为截止状态为截止状态输入输出状态分析输入输出状态分析:S36.1 集成集成555定时器定时器0011上上: (2Vcc)/3下下: Vcc/3Vi1(2Vcc)/3Vi2 Vcc/3V+ V-VC1O = 0V+ (2Vcc)/3Vi2Vcc/30该情况触发该情况触发器状态不定器状态不定T为导通状态为导通状态6.1 集成集成555定定时器时器1上上: (2Vcc)/3下下: Vcc/3Vi1任意任意Vi2任意任意= 1= 0Vo = 00555定时器定时器为复位状态为复位状态T为导通状态为导通状态 = 0RRQ复位状态复位状态6.1 集成集成555

28、定时器定时器导通导通01(2Vcc)/3导通导通01Vcc/3(2Vcc)/3不变不变保持保持1Vcc/3(2Vcc)/3截止截止11Vcc/3(2Vcc)/3导通导通00放电管放电管T输出输出(Vo)复位复位(/R)触发输入触发输入Vi2阀值输入阀值输入Vi1输出输出输入输入555定时器的功能表定时器的功能表如果将如果将2,6脚连在一起，则有如下规律：脚连在一起，则有如下规律：2脚脚/S(低电平置位：低电平置位：置置1)；6脚脚R(高电平复位高电平复位:置置0)，消去不稳定状态。，消去不稳定状态。集成集成555定时器的管脚配置：定时器的管脚配置：目前生产的目前生产的555定时器有双极型和定时

29、器有双极型和CMOS两种类型：两种类型：双极型：具有较强的驱动能力，驱动电流可达双极型：具有较强的驱动能力，驱动电流可达200mA，工作频率高，但功耗较大，以，工作频率高，但功耗较大，以NE555为典为典型代表；型代表；CMOS型：具有较低功耗，输入阻抗高的优点，但型：具有较低功耗，输入阻抗高的优点，但驱动能力较低，一般在驱动能力较低，一般在4mA以下，以以下，以ICM7555为典为典型代表；型代表；控制电压端控制电压端:通常接通常接103的滤波电容的滤波电容,外加外加电压可调制输出波形电压可调制输出波形阀值电压输入端阀值电压输入端触发电压输入端触发电压输入端放电端放电端复位输入端复位输入端输

30、出端输出端高电平状态：相当于高电平状态：相当于3端与端与Vcc接一低电阻接一低电阻低电平状态：相当于低电平状态：相当于3端与地接一低电阻端与地接一低电阻具有具有200mA的拉电流的拉电流和灌电流能力。和灌电流能力。电源端电源端+518V公共端公共端2、工作原理、工作原理 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO 不变不变不变不变1导通导通01 截止截止11 导通导通00放电放电管管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输 出出输输 入入 CC31V CC31V CC31V

31、CC32V CC32V CC32V 3、555定时器功能表定时器功能表不变不变不变不变1导通导通01 截止截止11 导通导通00放电管放电管T输出输出(VO)复位复位(RD)触发输入触发输入(VI2)阈值输入阈值输入(VI1)输输 出出输输 入入 CC31V CC31V CC31V CC32V CC32V CC32V 施密特触发器施密特触发器 施密特触发器施密特触发器具有回差具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。施密特触发器属于矩形脉冲。施密特触发器属于波形变换电路，它可以将正弦波形变换电路，它可以将正弦波、三

32、角波、锯齿波以及变化波、三角波、锯齿波以及变化不规则的信号变为脉冲信号。不规则的信号变为脉冲信号。回差电压回差电压VT8.4.2 用用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器 VCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G (3vv I vI VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O t t vO O VCC/3 vI 2VCC/3 6.2 施密特触发器施密特触发器6.2.1 用用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理0uOt2VCC/31VCC/30tui2、6

33、脚连在一起；脚连在一起；2脚脚/S(低电平置位低电平置位:置置1)；6脚脚R(高电平复位高电平复位:置置0) 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 VCC VCC1 8 4 555 6 2 vI R vO2 vO1 VIC 0.01 F 7 3 5 1 波形变换波形变换 t 1 3 VCC 2 3 VCC vI 0 t vO 1 VO H 0 o vI vO1 VOH VOL VT+VT_ 波形产生电路波形产生电路( (多谐振荡器多谐振荡器 ) C C v vo ov vI IR R 1 1 VCC 8 4 555 6 2 R 0.01 F 7 3 5 1 C v vo ov vI IV VT

34、+T+ V VT_T_ V VOLOL V VOHOH T T1 1 T T2 2 0 0 t t 0 0 t t 12DDTT+DDTTDDTT+DDTT-lnln()lnTTTVVVRCRCRVVVVVCVVVV C C v vo ov vI IR R 1 1 施密特触发器的应用施密特触发器的应用4. 光施密特触发器光施密特触发器光强时为低阻，光强时为低阻，2脚低电平，脚低电平，555置置位，位，J不动作；不动作；光弱时呈高阻，光弱时呈高阻，6脚为高电平，脚为高电平，555复位，复位，J吸合。吸合。光敏电阻光敏电阻低电平低电平高电平高电平高电平高电平(置位置位)低电平低电平(复位复位)电位

35、器电位器的作用的作用施密特触发器的应用施密特触发器的应用5. 简易灯光控制电路简易灯光控制电路光敏三极管光敏三极管光强时为三极光强时为三极管饱和导通，管饱和导通，呈低阻态；呈低阻态；光弱时为三极光弱时为三极管截止，呈高管截止，呈高阻态；阻态；8.4.3 用用555定时器定时器组成单稳态触发器组成单稳态触发器单稳态触发器简称单稳态触发器简称单稳单稳。特点是特点是: : 输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态, , 另一个是另一个是暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态暂稳态。加入触发信号后，它可以由稳定状态转入暂稳态，但是转入暂稳态，但是, , 经过一定时间以后经过一定时间以后, ,它又

36、它又会自动返回原来的稳定状态。会自动返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态稳定状态稳定状态暂稳态暂稳态由外界触发由外界触发自动返回自动返回8.4.3 用用555定时器定时器组成单稳态触发器组成单稳态触发器 1、电路、电路 VCC VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI外加触发信号，电路转换到暂态，输出为外加触发信号，电路转换到暂态，输出为1触发信号消除后，电容充电电路自动转换到稳态输出为触发信号消除后，电容充电电路自动转换到稳态输出为0没

37、有触发信号时没有触发信号时( i )电路处于稳态，电路处于稳态，输出为输出为0 0 1 3VCCVCC 5k vIC vI1 C1 5k vI2 C2 5k v O T S R RD & & & 1 G vO vI用用555定时器组成单稳态触发器定时器组成单稳态触发器1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理101T导通导通011工作原理工作原理:稳态稳态(Vi=“1”，VO=“0”，VC=“0”)0011T截止截止11工作原理工作原理:暂稳态暂稳态(Vi=“1”“0”，VO=“0” “1”)00VC1101T导通导通111自动返回阶段自动返回阶段(VC=“1”“0”，VO=“1” “0”)V

38、C=2VCC/30VC0进入保持进入保持状态状态0uI=1时时uO=0，uC=0, 稳态。稳态。uI下降沿，下降沿，uO由由0跳变为跳变为1，转入暂稳态。，转入暂稳态。暂稳态时，暂稳态时，T截止，截止，C充电。充电。，uC由由0V 上升上升，在，在uC上升到上升到2/3VCC之之前，电路保持暂稳态不变。前，电路保持暂稳态不变。uC上升至上升至2/3VCC时，时，uO由由1变变0，T导通，导通，C经经T放电，放电，uC下下降至降至0V，重新转入稳态。，重新转入稳态。当暂稳态结束后，电容当暂稳态结束后，电容C通过放电通过放电三极管三极管 T放电，时间常数放电，时间常数 2= =RCESC，经过（经

39、过（35）2后，电容后，电容C放电完毕，放电完毕，恢复过程结束。恢复过程结束。 VCC vI R vO 0.01 F C vC 8 4 555 7 6 2 3 5 1 tw=RC1n31.1RC 4 4、）工作波形及输出脉宽的计算、）工作波形及输出脉宽的计算电路是可重复触发的单稳电路是可重复触发的单稳? ? vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t vI O t 8 4 2 5 3 7 6 vI 1 vIC C vO R VCC 脉冲宽度调制器脉冲宽度调制器 工作波形工作波形 vIC O VCC VCC 2 3 VCC 1 3 t vO O t 555组成的单稳态的应用组

40、成的单稳态的应用: 用用555555定时器组成定时器组成可重复触发单稳可重复触发单稳 8 4 7 6 2 1 3 5 R VCC R1 C T vI vO 0.01 F vI O vC O vO O 2 3 VCC tW t t t 8.4.4 用用555定时器定时器组成多谐振荡器组成多谐振荡器1 1、电路组成、电路组成 VCC vC vO 0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1 R2 T C1 C2 + - - + (4) R S & 5 k 5 k 5 k & & 1 RD VCC (8) G (1) (2) (5) (6) (7) vovoC ) ( - CC V

41、 - 1 R - 2 R 1 1、）、）电路第一暂态，输出为电路第一暂态，输出为1 1。电容充电，电路转换到。电容充电，电路转换到第二暂态第二暂态, ,输出为输出为0 02 2、工作原理、工作原理2 2、）、）电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态电路第二暂稳态，电容放电，电路转换到第一暂态 T C1 C2 + - - + (4) R S & 5 k 5 k 5 k & & 1 RD VCC (8) G (1) (2) (5) (6) (7) vovoC ) ( - CC V - 1 R - 2 R 3、工作波形与振荡频率计算工作波形与振荡频率计算tPL=R2C1n20.7R2C tpH

42、 = (R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C PLPH1211.43(2)fttRR C VCC vC v0.01 F C 8 4 555 7 6 2 3 5 1 R1 R2 vC VCC 2 3 VCC 1 3 O vO O tPL tPH t t 1. 脉冲整形脉冲整形单稳态触发器能够把不规则的输入信号单稳态触发器能够把不规则的输入信号uI，整形成为，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲uO。uO的幅度取决的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂决定于暂稳态时间。稳态时间。单稳态触发器的应用单稳态触发器

43、的应用2. 触摸定时控制开关触摸定时控制开关 该触摸开关可用于夜间定该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由时照明，定时时间可由RC参参数调节。数调节。(1) 2脚接触摸输入端；脚接触摸输入端； (2) 人体接触到触摸端产人体接触到触摸端产生一个负脉冲，生一个负脉冲，3脚输出脚输出高电平，灯被点亮，延高电平，灯被点亮，延时时t后熄灭。后熄灭。 3. 双稳态触发器双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。微电机起动停车控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTLuoM微电机微电机555S1按下时：按下时：VTLVCC/3VTHVCC/3U0保持保持6.4 单稳态触发器单稳态触发器4816

44、235S2S1RRCVCCTHTLuoM微电机微电机555S2按下时：按下时：VTLVCC/3VTH2VCC/3U0=“0”S2松开时：松开时：VTH2VCC/3U0保持保持4 4、用、用555555定时器组成定时器组成占空比可的调占空比可的调多谐振荡器多谐振荡器 tPL=RBC1n20.7RBC tpH = RAC1n20.7RAC RA RB R1 R2 R3 D2 C vC D1 8 4 7 6 2 1 5 3 555 VCC vO 0.01 F C)RR(.ttfB ApLpH4311%(%)q100A B BA AR RR RR R (3) 多谐振荡器多谐振荡器: 简易电子琴电路简易

45、电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTLuoVCC首先说明如何用首先说明如何用555定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器:uC0tVCC /32VCC /30tuo输出波形输出波形48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的阻值来改变输出方波的周期的周期 , , 使外接的喇叭发出不同的音调使外接的喇叭发出不同的音调 。6.4 单稳态触发器单稳态触发器本章小结本章小结3施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可以

46、把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号。号。1555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。种灵活多变的应用电路。2多谐振荡器是一种多谐振荡器是一种自激振荡电路自激振荡电路，不需要外加输入信号，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。用就可以自动地产生出矩形脉冲。用555定时器可以组成多谐振定时器可以组成多谐振荡器，用石英晶体也定时器可以组成多谐振荡器。石英晶体荡器，用石英晶体也定时器可以组成多谐振荡器。石英晶体振荡器的特点是振荡器的特点是fO的稳定性极好。的稳定性极好。