数字电路课件：第10章 脉冲信号的产生和处理-教学.ppt

10.1 10.1 单稳态触发器（定时）单稳态触发器（定时）单稳态触发器（定时）单稳态触发器（定时）单稳态触发器简称单稳单稳态触发器简称单稳单稳态触发器简称单稳单稳态触发器简称单稳 它的突出特点是它的突出特点是它的突出特点是它的突出特点是: : 输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态输出端只有一个稳定状态, , 另一另一另一另一个状态则是暂稳态个状态则是暂稳态个状态则是暂稳态个状态则是暂稳态. .加入触发信号后加入触发信号后加入触发信号后加入触发信号后, ,它可以由稳定状态它可以由稳定状态它可以由稳定状态它可以由稳定状态转入暂稳态转入暂稳态转入暂稳态转入暂稳态, ,但是但是但是但是 , , 经过一定时间以后经过一定时间以后经过一定时间以后经过一定时间以后, ,它又会它又会它又会它又会自动返自动返自动返自动返回回回回原来的原来的原来的原来的 稳定状态稳定状态稳定状态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学习的重点学习的重点:为什么为什么会自动返回会自动返回?需需多少时间多少时间?第十章第十章脉冲信号的产生与处理脉冲信号的产生与处理01110电路又回到电路又回到G G1 1导通、导通、G G2 2截止截止的初始状态的初始状态脉冲宽度脉冲宽度稳态稳态 暂稳态暂稳态稳态稳态1、、 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器2 2、积分型单稳态电路、积分型单稳态电路Tw=0.7C(R+roH)单稳态触发器单稳态触发器3、、触发触发触发触发器型器型器型器型单稳单稳单稳单稳态电态电态电态电路路路路4、、集成集成 单稳单稳单稳单稳态触态触态触态触发器发器发器发器5．． 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1〉 延时与定时（1）延时图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。

2）定时当v/O=1时，与门打开，vO= vF当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳输出脉冲v/O的宽度tW 2〉〉 整形整形单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vOvO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间三、多谐振荡器三、多谐振荡器用途：用作时钟信号用途：用作时钟信号1 1、用门电路构成的多谐振荡器、用门电路构成的多谐振荡器（（1 1）用施密特门构成多谐振荡器）用施密特门构成多谐振荡器（（2 2）用）用TTLTTL门电路构成门电路构成 的多谐振荡器的多谐振荡器TTL:R取1-3.9KT=2.2RC（（3 3）用）用CMOSCMOS门电路构成门电路构成 的多谐振荡器的多谐振荡器Rs 》R2 2、晶体振荡器、晶体振荡器可可进一步提高多谐振荡器的频率稳定度进一步提高多谐振荡器的频率稳定度秒脉冲发生器秒脉冲发生器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555定时器的原理和应用定时器的原理和应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的一体的电子器件它使用方便电子器件它使用方便, ,带负载能力较强带负载能力较强, , 目前得到了目前得到了非常广泛的应用非常广泛的应用1、、555定时器的工作原理定时器的工作原理 555定时器的内定时器的内部电路包括以下几部电路包括以下几部分部分 : 一个由三个一个由三个相等电阻组成的分相等电阻组成的分压器压器; 两个比较器两个比较器: A1、、A2 ;一个一个 RS 触触发器发器; 一个反相器一个反相器和一个晶体管和一个晶体管TRS++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRRRS++--A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCD TH COGND TRUoRD电电源源放放电电阈阈值值电控电控压制压制地地触触发发输输出出复复位位电源电压范围电源电压范围:4.5V ~ 18V 三个电阻构成的分压器三个电阻构成的分压器给给 两个比较器提供两个比较器提供基准电基准电压压: A1 的为的为 2VCC / 3 , A2 的为的为 VCC / 3 。

101000阈值端阈值端触发端触发端THTRRS比较的结果比较的结果2VCC / 3小于小于2VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于大于大于2VCC / 3SR++--A1A2VCCTHCOTR876521RRR阈值端阈值端触发端触发端RS++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR晶体管晶体管TRSQuo100100保持保持0110保持保持保持保持导通导通截止截止RSQ1001000101保持保持 保持保持Q11禁止禁止禁止禁止RS 触发器功能表触发器功能表555555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器二、工作原理二、工作原理（设：UI为模拟三角波）UIU6 U2UO23VCC<>23VCC>13VCC13VCC<23VCC<≥ 23 VCC010≤13VCC13VCC<1三、电压波形三、电压波形一、一、组成组成UIUO+VCC12345678555tUItUO13VCC 23VCC VT+ =23VCC VT- =13VCC ΔVT =13VCC 0.01uF从电压波形知：此为施密特反相器。

(3). 单稳态触发单稳态触发器器: 洗相曝光定时洗相曝光定时器器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若若S打开打开 , 则则 ui = 1 ;若若S合上合上 , 则则 ui = 0 0t0t0tuiuCTuo2VCC /3TW3〉〉 触摸定时控制开关触摸定时控制开关 555定时器构成单稳态触发器只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节TW = 1.1 RT CT(3). 多谐振荡器多谐振荡器: 简易电子琴电简易电子琴电路路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC 设电容设电容C 原先未充电原先未充电, 故故 TH = TR < VCC /3 , 此此时时 uo = 1 , 555内的晶体管内的晶体管 T 截止截止 , 电源通过电源通过 R1 和和 R2 对电容对电容 C 充电uC0tVCC /32VCC /30tuo 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC /3 之前之前, uo 保保持持 1 不变。

不变uC0tVCC /32VCC /30tuo 在在 uC 没有充电到没有充电到 2VCC /3 之前之前, uo 保持保持 1 不变 一旦一旦 uC 充至稳态值充至稳态值 , 即即 TH = TR > 2VCC /3 , 立立即即 uo = 0 , 同时同时555内的内的管管 T 导通导通,电容电容 C 经经 R2 7# T1# 放电放电, 一直至一直至VCC /3 , 使得使得uo 回到回到 1 , 进入循进入循环环 ...t1t2t348162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCT1T2T = T1 + T2 = 0.7 ( R1 + 2R2 ) C (3). 多谐振荡器多谐振荡器: 简易电子琴电简易电子琴电路路48162357R1C555uoVCCR21R28S8S1简易电子琴电路图简易电子琴电路图简易电子琴就是通过改变简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出的阻值来改变输出方波的周期方波的周期 , 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 电路工作的影响小结小结1．多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，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fo的稳定性极好2．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3．555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，还可以接成各种灵活多变的应用电路4．除了555定时器外，目前还有556（双定时器）和558（四定时器）等。