1、第十章 脉冲单元电路,10.1 概述,10.3 555定时器及其应用,10.2 集成门脉冲电路,10.1脉冲信号与脉冲电路,10.1.1 脉冲信号,定义:持续时间极短的电压或电流信号;凡不具有连续正弦波形状的信号,都可称为脉冲信号.,常见波形(图10-1-1),实际矩形波及参数,脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。 脉冲幅度 ：脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度 ：从脉冲前沿到达0.5 起，到脉冲后沿到达0.5 为止的一段时间。 上升时间 ：脉冲上升沿从0.1 上升到0.9 所需要的时间。 下降时间 ：脉冲下降沿从0.9 下降到0.1 所需要的时间。 占空比q：脉冲
2、宽度与脉冲周期的比值。,10.1.2 脉冲电路,获取矩形脉冲波形（时钟）的途径有两种：,2、用整形电路把已有的周期性变化的波形整形产生,1、用多谐振荡器直接产生,矩形脉冲波形的整形电路施密特触发器、单稳态触发器。,用门电路可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。,用555定时器也可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。,三、 符号,四、分析方法,先分析静态(稳态1)情况,分析输入信号的上升过程,找到输出翻转的VT+,分析输入下降过程,找到输出翻转的VT-,二、符号,三、分析方法,先分析稳态情况,触发信号作用时,进入暂稳态,自动返回过程,特点：不需要外加触发信号，电路自激振荡，没
3、有稳态。,10.1.2.3多谐振荡器,一、 用施密特触发器构成多谐振荡器,1、组成,UI,UO,2、工作原理,接通VCC瞬间，C中无电荷，所以：,1）UC=0 ,3、电压波形,0,0,VT+,VT-,若是CMOS电路，,T1,T2,T,T1= RC ln ,VDD -,VDD -,T=T1+T2 ；,f =1/T；,q =T1/T,UI =0 ,UO=1,VT-,VT+,T2= RC ln ,0 -,0 -,VT+,VT-,则：,二、石英晶体多谐振荡器,石英晶体,许多应用场合。要求多谐振荡器的振荡频率f十分稳定，（如数字钟的秒脉冲频率）。上述电路的 f 都达不到要求。最简便的稳频方法是在多谐振
4、荡器中接入石英晶体，构成石英晶体多谐振荡器。,石英晶体的固有振荡频率 fo 由结晶方向、外形尺寸决定；频率稳定度（fo / fo)可达10-1010-11 。,fo,电容性,电感性,电抗频率特性曲线,符号,石英晶体振荡器,1、组成,将石英晶体接到多谐振荡器的正反馈回路中。,当外加电压的频率f = fo 时，其电抗 X=0 。,2、工作原理,当UO的频率f = fo 时，反馈最强，电路才起振。,fo 的稳定度极高，这就解决了多谐振荡器的稳频问题。,3、参数选择,各种固有振荡频率fo的石英晶体已做成成品，可根据所购晶体的fo选择电路的外接RF 和C，,fo一般都很高，应利用分频器将fo分频为所需频
5、率。,例如，需要频率为1HZ的秒脉冲， 可选购 fo=32768HZ的晶振，通过15次二分频获得1HZ。,结果： f = fo 。,VCD, 10.3 555定时器及其应用,555定时器是单片集成电路，用途广，,可构成施密特触发器、,单稳态触发器、,多谐振荡器等。,双极型产品型号的后三位数码为555。,单极型产品型号的后四位数码为7555。,其功能和外部引脚的排列完全相同。,10.3.1 555定时器的电路结构与功能,一、组成与特点,当CO端不接控制电压UCO时：,国产CB555的结构框图：,它由三个5K电阻、,比较器C1和C2、,基本RS触发器,和放电管TD 组成。,分压器,当CO端外接控制
6、电压UCO时：,VR1 = UCO,反相,同相,U6,U2,放电管TD的作用：给外接电容C提供放电通路。,等效简化电路：,C2出0；,C1出0。,比较器,触发器,U6高电平有效复位; U2低电平有效置1,二、工作原理,输 入,过 渡,输 出,U6,U2,Q,TD状态,0,X,X,X X,导通,1,导通,1,截止,1,保 持,表 1 CB555功能表（CO端悬空时）,表1 的主要内容见表2：,工作原理见表1,由表2可得如下口诀：,大于、大于、出0；,小于、小于、出1；,小于、大于、保持,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,当CO端接有UCO 时：,VR2 =,三、说明,VR1 =,U
7、CO、,所有结论仍成立。,四、电路符号,UO,R,TD,UCO,VCC,GND,UCO ，,10.2.2 555定时器接成施密特触发器,二、工作原理,（设：UI为模拟三角波）,UI,U6 U2,UO,0,1,0,1,三、电压波形,一、组成,UI,UO,+VCC,0.01uF,从电压波形知：,此为施密特反相器。,同向输出特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,四、 传输特性,反向输出特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,0,0,当UI = 0时，Uo= UoL,当UI = 0时， Uo= UoH,正向阈值电平VT+：,UI 上升时，引起Uo 突变时对应的UI 值。,负向阈值电平VT-
8、：,UI 下降时，引起Uo 突变时对应的UI值。,五、特点,2、电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号， UI达某一电平值时，输出电压U0突变。 U0为脉冲信号。,3、电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与UI 从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同,有回差特性。,1、两个稳态,六、 符号,10.3.3 555定时器接成单稳态触发器,R,C,UI,+,-,二、工作原理,要求触发信号 为负的窄脉冲,C,UC,U6,（UC）,U2,（UI）,UO,（Q）,TD,说 明,充电,0,导通,稳态：UO =0,放电,保 持,接通VCC 不触发UI
9、=1,0,1,截止,暂态：UO =1,充电,0,导通,返回：UO =0,放电,保 持,UI =1,一、 组成,无电荷,触发,总之：不触发，UO=0；,UO=1维持一段时间又返回UO=0,充电回路：VCC+RC VCC-（充电慢）,放电回路：C+ TD C -（放电快）,三、电压波形,TW,TWRC ln3 = 1.1RC,触发, UO=1,注意；第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。,四、特点,1、一个稳态,一个暂稳态。,2、开机（接通电源），电路出现稳态，外加触发信号，电路翻转为暂态。,3、暂态维持一段时间，自动返回稳态。暂态维持时间的长短，只和电路参数有关，与触发信号的幅度、电源电压的高
10、低无关。,10.3.4 555定时器接成多谐振荡器,R1,R2,C,等效为施密特触发器构成的多谐振荡器，,电压UC是施密特触发器的输入电压，,二、工作原理,UC,U6,U2,UO,TD,起始时,0,1,截止,C充电,0,导通,C放电,1,截止,循环往复，直到关机。,一、电路组成,三、电压波形,总之：起始时，UC=0，UO=UOH,UO 在 UOLUOH 之间振荡,T1,T2,充电回路：VCC+R1R2 C VCC-（充电慢）,放电回路：C+ R2 TD C -（放电快）,T1 = 0.69(R1+R2)C；,T2 = 0.69R2C；,T= 0.69(R1+2 R2)C；,q = T1/T,以后,T1=(R1+R2)C ln ,VCC -,VCC -,VT-,VT+,T2= R2C ln ,0 -,0 -,VT+,VT-,四、电路计算,本例：,=,R1+R2,R1+2 R2,END,END,END,THE,
