第9章概述矩形脈沖的基本特性1.矩形脈沖的二值性矩形脈沖二進制數字信號高、低電平1、02.矩形脈沖的特性參數TT—

脈沖周期UmUm—

脈沖幅度0.5UmtWtW

—

脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr

—

上升時間tftf

—

下降時間3.獲得脈沖的方法：

1）自激振蕩電路直接產生矩形脈沖。由多諧振蕩器來實現555定時器是構成多諧振蕩器、施密特觸發器和單穩態觸發器的既經濟又簡單實用的器件。

2）將已有波形（正弦波、鋸齒波等）整形為矩形脈沖。由施密特觸發器和單穩態觸發器來實現9.1集成555定時器

555定時器是將模擬電路和數字電路集成于一體的電子器件。它使用方便,帶負載能力較強,目前得到了非常廣泛的應用。單定時器雙極型——最后3位數555單極型——最后4位數7555雙定時器雙極型——最后3位數556單極型——最后4位數7556型號：9.1.1555定時器的電路組成和基本功能

555定時器的內部電路包括以下幾部分:①兩個電壓比較器:C1、C2;②一個基本RS

觸發器;③一個晶體管T；④由三個相等電阻組成的分壓器;⑤一個反相器等。電路結構低電平觸發端高電平觸發端電壓控制端復位端低電平有效放電端4.5～18V輸出端地vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T電源電壓范圍:4.5V~18V555定時器的管腳圖12345678555VCCDTHCOGNDTRVoRD電源放電閾值電控壓制地觸發輸出復位9.1.2555定時器的基本功能vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2T

三個電阻構成的分壓器給兩個比較器提供基準電壓:分別為和。001vo++--84562713＆＆1RRRRbTHCOTRDQQ+VccRDC1C2TbTHCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＞2/3VCC＞1/3VCC00011THCOTRD+VccRDvo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3＞VCC/311010bTHCOTRD+VccRDuo++--84562713＆＆1RRRRQQC1C2＜2VCC/3<VCC/310110b×基本功能0UOL飽和>2VCC/3

111UOL>VCC/3

飽和<2VCC/3

>VCC/3

不變不變<2VCC/3<VCC/3

UOH截止UTHuoTD的狀態UR9.2施密特觸發器一、普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器uAUTHuY?TTL：1.4VCMOS：施密特反相器AYuAUT+UT–上限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：

⑴電路：2，6端連在一起作為信號輸入端+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vIVcc1

vo1VI<1/3VCC時，C1輸出高電平，C2輸出低電平，VO=1VI>2/3VCC時，C1輸出低電平，C2輸出高電平，VO=0構成集電極開路型輸出端。9.2.555定時器做施密特觸發器Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調節回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3⑵工作原理：（a）當Vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發器置1，即Q＝1、0=Q，。升高時，在未到達2Vcc/3以前，的狀態不會改變。VO＝1ViVO＝1Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調節回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（b）vi升高到2VCC/3時，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到達VCC/3以前，vo＝0的狀態不會改變。（a）當vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高時，在未到達2VCC/3以前，vo＝1的狀態不會改變。Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調節回差vivott00UT+UT－2VCC/3VCC/3（c）vi下降到VCC/3時，比較器C1輸出為1、C2輸出為0，觸發器置1，即Q＝1、0=Q，vo=1。此后，vi繼續下降到0，但vo＝1的狀態不會改變。（b）vi升高到2VCC/3時，比較器C1輸出為0、C2輸出為1，觸發器置0，即Q＝0、1=Q，vo=0。此后，vi上升到VCC，然后再降低，但在未到達VCC/3以前，vo＝0的狀態不會改變。（a）當vi＝0時，由于比較器C1=1、C2=0，觸發器置1，即Q＝1、0=Q，vo＝1。vi升高時，在未到達2VCC/3以前，vo＝1的狀態不會改變。下限閾值電壓vovi(b)邏輯符號(a)傳輸特性VT－VT+上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）：VT+=2/3VCC;VT-=1/3VCCΔVT＝

VT＋－VT－=1/3VCCvIvO②在7腳外接一電阻，并與VCC1

相連，

vO=1時，vO1=0;vO=0時，vO1=VCC1，

可以實現電平移動。①在5腳上加控制電壓VCO可以改變VT+,VT-，以調節回差電壓的大小Rvi8467

5553251vo1+VCC+VCC1vovCO控制電壓調節回差說明：9.2.4施密特觸發器的應用1.波形變換——三角波、正弦波變換成方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波→方波三角波→方波調節VT+,VT-可以改變寬度2.波形整形——消除噪聲干擾vItvOtVT+VT-vItvOtVT+VT-回差電壓比較小回差電壓比較大3.

幅度鑒別vItvOtVT+VT-可以調節VT+作為鑒別門限4.構成脈沖源1vIvO9.3

單穩態觸發器單穩態觸發器的特點①電路有一個穩態和一個暫穩態。②在外來觸發脈沖作用下，電路由穩態翻轉到暫穩態。③暫穩態是一個不能長久保持的狀態，經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。暫穩態的持續時間與觸發脈沖無關，僅決定于電路本身的參數。穩定狀態穩定狀態暫穩態由外界觸發自動返回學習的重點:為什么會自動返回?需多少時間?圖示暫穩態：RC9.3.5由555定時器組成的單穩態觸發器外接RC+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2vITb+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvIT截止時，對C充電T導通時，C放電（1）工作原理：可以在5腳外接控制電壓，以改變放電閥值。VTHVCbTVC>2/3VCC時，Vo＝0，T導通，C放電。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止2/3VCCtvi00vCt0vot①

穩態（VI＝1，Vo=0）vIvOVCCRCvC0.01uF12348765

接通VCC后,C充電，當vc上升到2VCC/3時:→比較器C1=0，將觸發器置0，→Vo＝0?！鶷導通，C放電,vc≈0→電路進入穩態。V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止2/3VCCvIvOVCCRCvC0.01uF12348765

②外觸發:ViVi＜1/3VCC，→比較器C2＝0，觸發器置1，→Vo＝1→T截止，C充電→電路進入暫穩態。tvi00vCt0votV6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止T截止，C充電，當vc上升到2/3VCC時:→比較器C1=0，觸發器置0，→Vo＝0→T導通，C放電,vc≈0電路→電路返回穩態。vIvOVCCRCvC0.01uF12348765V6=VTHV2=VTRVoT>2/3VCC>1/3VCC0導通<2/3VCC>1/3VCC保持保持<2/3VCC<1/3VCC1截止2/3VCCtvi00vCt0vot

③自動返回（VI＝1）:

由以上過程可以看出:每來一次負脈沖,vo

便輸出一個正脈沖,其寬度tW

由

RC

決定。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW

（2）輸出脈沖寬度twtw是Vc從0指數上升到2VCC/3時所需的時間注意:tw寬度的增加，將降低定時精度和穩度。

tw

的范圍為幾秒到幾分鐘。2/3VCCtvi00vC0votttWtw＝1.1RC2/3VccvCvI(S)vO

在充電過程中vI0←→1變化,C1=1,C2=0/1,Q保持為1，電路狀態不變（T截止，C保持充電狀態）。多次觸發時的情況：故該電路為不可重復觸發型單穩態觸發器：①電路圖：（3）可重復觸發的單穩態觸發器+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1⑷可重復觸發的單穩態觸發器（續）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作過程b.觸發時:a.穩態時:VI=1,T1截止,電路狀態同普通單穩。VI=0，電路觸發翻轉，Vo＝1VI=0期間,T1導通,電容不能充電。VI=1后，T1截止,電容開始充電。⑷可重復觸發的單穩態觸發器（續）+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRQQC1C2RCvITbT1②工作過程（續）c.重復觸發時:當Vc<2/3VCC(電路仍處暫態)時，若VI又進行觸發(VI=0),則C通過T1放電,電路將維持在暫態,直到在tW

時間內沒有新的觸發,電路回到穩態。a.穩態時:b.觸發時:vI③

可重復觸發的單穩態觸發器的波形圖vCvOVTHVCC失落脈沖檢測儀觸發過程：c.VI=1

→電容開始充電e.重復觸發：電容充電過程中VI=0,電容放電，VI=1后，再次充電→→實現可重復觸發。a.

VI=1,穩態→VO=0tWtWb.

VI=0,觸發→VO=1

→進入暫態d.VC>2/3Vcc→Q=0,→VO=0,恢復穩態，

→T導通,電容放電9.3.3單穩態觸發器的應用一般用于定時（產生一定寬度的矩形波）整形（把不規則的波形轉換成寬度、幅度都相等的波形）延時（把輸入信號延遲一定時間后輸出）1)定時、延時2)整形9.4

多諧振蕩器多諧振蕩器的特點：（1）不需外觸發的自激振蕩器；（2）無穩定狀態，均為暫穩態；（3）矩形波中含有豐富的高次諧波，習慣稱多諧振蕩器。9.4.1.由門電路構成多諧振蕩器1.用TTL門構成對稱式多諧振蕩器2.環形振蕩器9.4.2.石英晶體多諧振蕩器

石英晶體振蕩器常用作數字系統的基準信號.

為獲得穩定的振蕩頻率,可在振蕩電路中串接石英晶體,組成石英晶體振蕩器f石英晶體阻抗頻率特性0Xfs電容性電感性fp(1)石英晶體阻抗頻率特性

在固有頻率fs上,阻抗X=0。

內部電路(2)石英晶體振蕩器石英晶體振蕩頻率等于石英晶體的諧振頻率fs11R1R2C2C1voTTL門R1，R2：0.7～2KΩC:0.1μF1RC2C1vo1CMOS門R：10～100MΩC:30Pf常見的外接振蕩電路9.4.3.用施密特觸發器構成多諧振蕩器外接R1,R2,C⑴電路：+VccRDvo++--84562713＆＆＆RRRRbQQC1C2TR1CR29.4.4

由555定時器構成多諧振蕩器vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2

①Vcc通過R1、R2向C充電,在VC

沒有充電到2VCC/3之前,Vo