第7章脈沖波形的變換與產生7.2施密特觸發器7.3多諧振蕩器7.1單穩態觸發器7.4555定時器及應用5/6/202313、重點掌握由555定時器組成的多諧、單穩、施密特觸發器的電路、工作原理及外接參數及電路指標的計算。1、正確理解單穩態觸發器、施密特觸發器、多諧振蕩器的電路工作方式及應用。2、掌握555定時器的工作原理。教學基本要求5/6/20232①電路在沒有觸發信號作用時處于一種穩定狀態；單穩態觸發器的工作特點：②在外來觸發信號作用下，電路由穩態翻轉到暫穩態;③由于電路中RC延時環節的作用，暫穩態不能長保持,經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。暫穩態的持續時間僅取與RC參數值有關。7.1單穩態觸發器5/6/20233門電路組成的單穩態觸發器MSI集成單穩態觸發器不可重復觸發單穩態觸發器可重復觸發單穩態觸發器用555定時器組成的單穩態觸發器按電路形式不同單穩態觸發器的分類工作特點劃分5/6/20234vOvItwtwvOvItwtw不可重復觸發可重復觸發被重復觸發沒有被重復觸發5/6/20235單穩態觸發器的應用1.定時

該電路可用于頻率計5/6/20236

2.延時5/6/202373.噪聲消除電路

單穩觸發器的輸出脈寬應大于噪聲寬度而小于信號脈寬，才可消除噪聲。如用I作為下降沿觸發的計數器觸發脈沖,干擾加入,就會造成計數錯誤.5/6/202387.2施密特觸發器1、施密特觸發器的工作特點①施密特觸發器屬于電平觸發器件，當輸入信號達到某一定電壓值時，輸出電壓會發生突變。②電路有兩個閾值電壓。輸入信號增加和減少時，電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓（VT+）和負閾值電壓（VT-）。5/6/20239同相輸出施密特觸發器反相輸出施密特觸發器

oVT+

vO

VOH

VOL

VT-

vI2、施密特觸發器的電壓傳輸特性5/6/2023103、施密特觸發器的應用VT+VT_vT+vT-（1）波形變換5/6/202311（2）波形的整形vI

VT+

VT–

0

t

vO

VOH

VOL

0

t

(b)

5/6/202312vovI合理選擇回差電壓，可以消除干擾信號。（3）消除干擾信號5/6/202313oυI（4）幅度鑒別5/6/202314①多諧振蕩器沒有穩定狀態，只有兩個暫穩態；多諧振蕩器的工作特點：②通過電容的充電和放電，使兩個暫穩態相互交替，從而產生自激振蕩，無需外觸發；③輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器。7.3多諧振蕩器5/6/202315開關電路

RC延時環節多諧振蕩器的基本組成：開關器件：產生高、低電平反饋延遲環節（RC電路）：利用RC電路的充放電特性實現延時，輸出電壓經延時后，反饋到開關器件輸入端，改變電路的輸出狀態，以獲得所脈沖波形輸出。5/6/2023167.4.1555定時器工作原理7.4555定時器及其應用7.4.2555定時器構成單穩態觸發器7.4.3555定時器構成施密特觸發器7.4.4555定時器構成多諧振蕩器7.4.5555定時器應用實例5/6/202317

555定時器為數字—模擬混合集成電路。可產生精確的時間延遲和振蕩，內部有3個5KΩ的電阻分壓器，故稱555。在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域中都得到了應用。5/6/202318各公司生產的555定時器的邏輯功能與外引線排列都完全相同

雙極型產品CMOS產品單555型號的最后幾位數碼5557555雙555型號的最后幾位數碼5567556優點驅動能力較大低功耗、高輸入阻抗電源電壓工作范圍5~16V3~18V負載電流可達200mA可達4mA5/6/2023191.電路組成電阻分壓器電壓比較器基本RS觸發器放電管T緩沖器7.4.1555定時器工作原理5/6/202320（1）

電阻分壓器由3個5kΩ的電阻R組成，為電壓比較器C1和C2提供基準電壓。5/6/202321（2）

電壓比較器

C1和C2。當U＋＞U－時，

UC輸出高電平，反之則輸出低電平。

5/6/202322CO為控制電壓輸入端。當CO懸空時，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。當CO＝UCO時，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO

5/6/202323

TH稱為高觸發端，TR稱為低觸發端。

5/6/202324（3）

基本RS觸發器其置0和置1端為低電平有效觸發。R是低電平有效的復位輸入端。正常工作時，必須使R處于高電平。

5/6/202325（4）

放電管TT是集電極開路的三極管。相當于一個受控電子開關。

輸出為0時，T導通，輸出為1時，T截止。5/6/202326（5）緩沖器緩沖器由G3和G4構成，用于提高電路的負載能力。5/6/2023272.工作原理

TH接至反相輸入端，當TH＞UR1時，UC1輸出低電平，使觸發器置0，故稱為高觸發端（有效時置0）；

TR接至同相輸入端，當TR＜UR2時，UC2輸出低電平，使觸發器置1，故稱為低觸發端（有效時置1）。

555定時器的功能表5/6/2023287.4.2555定時器構成單穩態觸發器一、555如何構成單穩態觸發器？思路：外觸發＋自動返回使低觸發置1端TR有效→暫穩態1

通過電容C的充放電使高觸發置0端TH有效→穩態0外觸發：自動返回：5/6/202329二、555構成單穩態觸發器的電路1、電路圖電路元件是如何連接的？5/6/2023302、工作原理①當觸發脈沖uI為高電平時,VCC通過R對C充電,當VTH=uC≥2/3VCC時,高觸發端VTH有效,輸出置0；此時,放電管導通,C放電,VTH=uC=0。電路處于穩態0。③此時放電管T截止，VCC通過R對C充電。④當VTH=uC≥2/3VCC時,使高觸發端VTH有效,輸出置0狀態,電路自動返回穩態0，此時放電管T導通。⑤電路返回穩態后，C通過導通的放電管T放電，使電路迅速恢復到初始狀態。②當觸發脈沖uI下降沿到來時，低觸發端TR有效，輸出置1狀態，電路進入狀態1。（暫穩態1）5/6/202331Vct03、工作波形Vit0Vot0Tw輸出脈沖的寬度Tw≈1.1RCTw可重復觸發？不可重復觸發？5/6/2023324、用555定時器組成可重復觸發單穩態觸發器Vit0Vot0Vct0TwTw5/6/2023335、應用（1）觸摸定時控制電路5/6/2023345、應用（2）心律失常報警電路5/6/202335VAt0VEt0VBt0TwVit0報警5/6/2023366、應用multisim仿真軟件分析脈沖電路5/6/2023376、應用multisim仿真軟件分析脈沖電路5/6/202338如將5腳外接電壓Vco，電路的脈寬會改變嗎?Vco增加，脈寬如何改變?是增加或減小?課后探究：5/6/202339思考：施密特觸發器的特點？回差特性：上升過程和下降過程有不同的轉換電平UT＋和UT－。

如何與555定時器發生聯系？

內部比較器有兩個不同的基準電壓UR1和UR2。7.4.3555定時器構成施密特觸發器5/6/202340如果在UIC加上控制電壓VDD，對電路有什么影響？輸出波形有什么變化？5/6/202341利用放電管T作為一個受控電子開關，使電容充電、放電而改變TH=TR，則交替置0、置1。

設計思想：

多諧振蕩器是無穩態電路，兩個暫穩態不斷地交替。

7.4.4555定時器構成多諧振蕩器5/6/202342電容C充電τ充=(R1+R2)C電容C放電τ放=R2C振蕩器輸出脈沖uO的工作周期為：T≈0.7(R1+2R2)CtPL=R2C1n2≈0.7R2C

tpH=(R1+R2)C1n2≈0.7(R1+R2)C

5/6/202343用555定時器組成占空比可調的多諧振蕩器tPL=RBC1n2≈0.7RBC

tpH=RAC1n2≈0.7RAC

5/6/2023447.4.5555定時器應用實例5/6/2023455/6/2023465/6/2023475/6/202348本章介紹了各種產生和變換矩形脈沖的電路。

單穩態觸發器只有一個穩態，在外加觸發脈沖作用下，能夠從穩態翻轉為暫穩態。但暫穩態的持續時間取決于電路內部的元件參數，與輸入信號無關。因此，單穩態觸發器可以用于產生脈寬固定的矩形脈沖波形。

施密特觸發器有兩種穩態，但狀態的維持與翻轉受輸入信號電平