第八章脉冲波形的产生与整形
一、555定时器的电路结构由以下几部分组成:(1)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.
8.1 集成555定时器
电压比较器的功能: 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G.
二.工作原理
(1)4脚为复位输入端( RD ),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.正常工作时,应将其接高电平.(2)5脚为电压控制端,当其悬空时,比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC .(3)2脚为触发输入端,6脚为阈值输入端,两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出,从而控制RS触发器,决定输出状态.
8.2 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
2. 电压滞回特性和主要参数(1)电压滞回特性
(2)主要静态参数(a)上限阈值电压VT+——vI上升过程中,输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时,所对应的输入电压值.VT+=2/3VCC.(b)下限阈值电压VT — ——vI下降过程中,vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时,所对应的输入电压值.VT—=1 /3VCC.(3)回差电压ΔVT ΔVT= VT+-VT—=1 /3VCC
二. 集成施密特触发器 1. CMOS集成施密特触发器CC40106
2. TTL集成施密特触发器74LS14
三. 施密特触发器的应用举例
1. 用作接口电路——将缓慢变化的输入信号,转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形.
2. 用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲.
3. 用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中,选出那些幅度大于VT+的输入脉冲.
8.3 多谐振荡器
多谐振荡器——能产生矩形脉冲波的自激振荡器.一. 用555定时器构成的多谐振荡器1. 电路组成及工作原理
2. 振荡频率的估算
(1)电容充电时间T1:(用三要素法计算)
(2) 电容放电时间T2
(3)电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C(4)电路振荡频率f
(5)输出波形占空比q
二. 占空比可调的多谐振荡器电路
利用半导体二极管的单向导电特性,把电容C充电和放电回路隔离开来,再加上一个电位器,便可构成占空比可调的多谐振荡器.
可计算得: T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比:
三. 石英晶体多谐振荡器 1.石英晶体的选频特性
有两个谐振频率.当f=fs时,为串联谐振,石英晶体的电抗X=0;当f=fp时,为并联谐振,石英晶体的电抗无穷大. 由晶体本身的特性决定: fs≈ fp≈ f0(晶体的标称频率) 石英晶体的选频特性极好,f0十分稳定,其稳定度可达10-10~10-11.
2. 石英晶体多谐振荡器
(1)串联式振荡器
R1、R2的作用——使两个反相器在静态时都工作在转折区,成为具有很强放大能力的放大电路. 对于TTL门,常取R1=R2=0.7~2kΩ,若是CMOS门则常取R1=R2=10~100MΩ;C1=C2是耦合电容. 石英晶体工作在串联谐振频率f0下,只有频率为f0的信号才能通过,满足振荡条件.因此,电路的振荡频率= f0,与外接元件R、C无关,所以这种电路振荡频率的稳定度很高.
(2)并联式振荡器
RF是偏置电阻,保证在静态时使G1工作转折区,构成一个反相放大器. 晶体工作在略大于fS与fP之间,等效一电感,与C1、C2共同构成电容三点式振荡电路.电路的振荡频率= f0. 反相器G2起整形缓冲作用,同时G2还可以隔离负载对振荡电路工作的影响.
四.多谐振荡器应用实例1. 简易温控报警器
2. 双音门铃.
3. 秒脉冲发生器
CMOS石英晶体多谐振荡器产生f=32768Hz的基准信号, 经T/触发器构成的15级异步计数器分频后,便可得到稳定度极高的秒信号. 这种秒脉冲发生器可做为各种计时系统的基准信号源.
8.4 单稳态触发器
单稳态触发器——有一个稳态和一个暂稳态;在触发脉冲作用下,由稳态翻转到暂稳态;暂稳状态维持一段时间后,自动返回到稳态.一. 用555定时器组成单稳态触发器1. 电路组成及工作原理

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