第6章_脈沖產(chǎn)生與整形電路

1、(6-1)肖合九肖合九 教授教授數(shù)字邏輯電路數(shù)字邏輯電路 (6-2)第第6 6章章 脈沖產(chǎn)生與整形電路脈沖產(chǎn)生與整形電路 (6-3)第第6 6章章 脈沖產(chǎn)生和整形電路脈沖產(chǎn)生和整形電路概述概述6.1 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器6.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3 多諧振蕩器多諧振蕩器(6-4)一一 常用脈沖波形及參數(shù)常用脈沖波形及參數(shù) 1. 常見的脈沖波形 脈沖波形是指突變的電流和電壓的波形。 常見的脈沖波形圖 概概 述述(6-5)2. 矩形波及其參數(shù) 非周期性和周期性矩形波(a) 非周期性 (b) 周期性數(shù)字電路中用得最多的是矩形波。矩形波有周期性與非周期性兩種。 (6-6)矩形波的主要參數(shù)

2、 周期性矩形波的周期用T表示，有時也用頻率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外幾個主要參數(shù)： （1）脈沖幅度Um （2）脈沖寬度tw （3）上升時間tr （4）下降時間tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果q =50%，則稱為對稱方波。 (6-7) 555這個名稱的由來是由于在芯片中采用了這個名稱的由來是由于在芯片中采用了3個個5k的分壓電的分壓電阻。阻。555定時電路又稱時基電路。定時電路又稱時基電路。 由于它巧妙地將模擬功能和邏輯功能結(jié)合在一塊硅片上，所由于它巧妙地將模擬功能和邏輯功能結(jié)合在一塊硅片上，所以能有效地應(yīng)用于模擬和數(shù)字兩大類型的電路設(shè)計中，應(yīng)用極以

3、能有效地應(yīng)用于模擬和數(shù)字兩大類型的電路設(shè)計中，應(yīng)用極其廣泛。其廣泛。二、二、555定時器定時器1&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k(6-8)觸發(fā)端閾值端電壓控制端復(fù)位端放電端4.516V輸出端接地端1&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k（1）電路組成）電路組成閾值端又稱高電平觸發(fā)端閾值端又稱高電平觸發(fā)端觸發(fā)端又稱低電平觸發(fā)端觸發(fā)端又稱低電平觸發(fā)端 如果在電壓控制端如果在電壓控制端CO另加控制電壓，可改變另加控制電壓，可改變C1、C2的參考的參考電壓。工作中不使用電壓。工

4、作中不使用CO端時，一般通過一個端時，一般通過一個0.01F的電容接的電容接地，以旁路高頻干擾。地，以旁路高頻干擾。(6-9)電阻分壓器電阻分壓器電壓比較器電壓比較器基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器放電管放電管TD緩沖器緩沖器1&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k 555集成定時器由集成定時器由五部分組成。五部分組成。(6-10)011&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k100R=0時，Q=1 ，uO=UOL為低電平，TD管飽和導(dǎo)通。（2）工作原理）工作原理(6-11)R=1、U

5、TH2VCC/3、UTRVCC/3時，C1輸出低電平，C2輸出高電平，即R基=0、S基=1，Q=0、Q=1，uO=UOL，TD管飽和導(dǎo)通。2UCC/3UCC/3 11&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k 101S基基R基基0(6-12)R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時，C1、C2輸出均為高電平，即R基=1、S基=1，Q、Q不變，uO及TD管將保持原狀態(tài)不變。2UCC/3UCC/3 1&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k 111S基基R基基(6-13)2UCC

6、/3UCC/3 01&1COTHTR+VCCuOuD5kC1C2G1G2G3TD+2658437RQQ5k5k 110S基基R基基1R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3時，C1輸出高電平，C2輸出低電平，即R基=1、S基=0，Q=1、Q=0，uO=UOH，TD管截止。(6-14)截止UOH1VCC/32VCC/3不變不變1VCC/32VCC/3導(dǎo)通UOL1VCC/32VCC/3導(dǎo)通UOL0TD的狀態(tài)uORUTRUTH555定時器的功能表定時器的功能表 最基本最典型的脈沖產(chǎn)生整形電路有施密特觸發(fā)最基本最典型的脈沖產(chǎn)生整形電路有施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

7、器和多諧振蕩器。(6-15)三、脈沖產(chǎn)生整形電路三、脈沖產(chǎn)生整形電路 最基本、最典型的脈沖產(chǎn)生整形電路有施密特觸最基本、最典型的脈沖產(chǎn)生整形電路有施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。 1、獲得脈沖波形的方法主要有兩種：、獲得脈沖波形的方法主要有兩種： 、利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生符合要求的矩形脈沖；、利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生符合要求的矩形脈沖； 、通過整形電路對已有的波形進行整形、變換使之、通過整形電路對已有的波形進行整形、變換使之符合系統(tǒng)的要求。符合系統(tǒng)的要求。 2、施密特觸發(fā)器：主要用于將非矩形脈沖變換成、施密特觸發(fā)器：主要用于將非矩形脈沖變換成 上升沿和下降

8、沿都很陡峭的矩形脈沖。上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脈沖。 3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：主要用以將寬度不符合要求的脈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：主要用以將寬度不符合要求的脈沖換成符合要求的矩形脈沖。沖換成符合要求的矩形脈沖。(6-16)6.1.1 用用555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器一、電路組成及其工作原理一、電路組成及其工作原理1、電路組成、電路組成(6-17)（1）當）當ui0時，由于比時，由于比較器較器C1=1、C2=0，觸發(fā)器，觸發(fā)器置置1，即，即Q1，Q=0uo1uo1。ui升高時，升高時，在未到達在未到達2VCC/3以前，以前，uo1uo1的狀態(tài)不會改變。的狀態(tài)不會改變。（2）ui升高到

9、大于升高到大于2 VCC /3時，比較器時，比較器C1輸出為輸出為0、C2輸出為輸出為1，觸發(fā)器置觸發(fā)器置0，即，即Q0、Q=1，uo1=uo=0。此后，。此后，ui上升到上升到VCC，然后再降低，但在未到達然后再降低，但在未到達1VCC/3以前，以前，uo1uo0的狀態(tài)的狀態(tài)不會改變。不會改變。（3）ui下降到下降到1VCC/3時，比較器時，比較器C1輸出為輸出為1、C2輸出為輸出為0，觸發(fā)器置觸發(fā)器置1，即，即Q1、Q=0，uo1=uo=1。此后，。此后，ui繼續(xù)下降到繼續(xù)下降到0，但但uo1uo1的狀態(tài)不會改變。的狀態(tài)不會改變。2、工作原理、工作原理(6-18) 滯回特性滯回特性 滯回特

10、性是施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，即輸出滯回特性是施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，即輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線。當電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線。當u uI I由由0 0V 上升到上升到2 VCC/3 時，時，u uO O由由UOH 跳變到跳變到UOL，但是，但是uI由由VCC下降到下降到2VCC/3 時時uO=uOL 卻不改變，只有當卻不改變，只有當u I下降到下降到VCC/3 時，時，uO才才會由會由UOL 跳變回到跳變回到UOH 。上升過程和下降過程的閾值。上升過程和下降過程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。 3、滯回特性及主要參數(shù)、滯回特性及主要參

11、數(shù)uoui(b)邏輯符號(a)電壓傳輸特性uIuO01/3VCC2/3VCCVCCUOLUOH(6-19) 主要靜態(tài)參數(shù)主要靜態(tài)參數(shù) 上限閾值電壓：上限閾值電壓：u uI I上升過程中，輸出電壓上升過程中，輸出電壓u uO O由由U UOHOH跳跳變到變到U UOLOL時，所對應(yīng)的輸入電壓的值。用時，所對應(yīng)的輸入電壓的值。用U UT T表示。表示。 下限閾值電壓：下限閾值電壓： u uI I下降過程中，輸出電壓下降過程中，輸出電壓u uO O由由U UOLOL跳跳變到變到U UOHOH時，所對應(yīng)的輸入電壓的值。用時，所對應(yīng)的輸入電壓的值。用U UT T表示。表示。 回差電壓：回差電壓：UT =

12、 UT+UTuIuO0UTUTUOLUOH下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換下限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平電平UT 上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換上限觸發(fā)轉(zhuǎn)換電平電平UT+ (6-20) 4、特點、特點 、施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)、施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)(“0”(“0”態(tài)和態(tài)和“1”1”態(tài)態(tài)) )，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于輸入電壓的大小。 、電壓傳輸特性特殊，有兩個不同的閾值電壓、電壓傳輸特性特殊，有兩個不同的閾值電壓(UT和和UT )。當。當ui遞增時，在遞增時，在uiUT時刻，時刻，uo由由UOH下跳為下跳為UOL；當；當ui遞減時，在遞減時，在uiUT時刻，時刻， uo由由UOL上跳為上跳為UOH

13、 。 、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時有正反饋過程，從而輸出邊沿陡峭的矩形脈沖。矩形脈沖。uIuO0UTUTUOLUOH(6-21)(a) 40106的引腳排列圖 14 13 12 1 1 10 9 840106 1 2 3 4 5 6 7VDD 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y VSS 14 13 12 1 1 10 9 84093 1 2 3 4 5 6 7(b) 4093的引腳排列圖VDD 3A 3B 3Y 4Y 4B 4A 1A 1B 1Y 2Y 2B 2A VSS6.1.2 集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器一、一、CMOS

14、集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器(6-22)(6-23)(a) 7414的 引 腳 排 列 圖 14 13 12 1 1 10 9 87414 1 2 3 4 5 6 7VCC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y 1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND 14 13 12 1 1 10 9 874132 1 2 3 4 5 6 7(b) 74132的 引 腳 排 列 圖VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND二、二、TTL集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器(6-24) 1、波形變換、波形變換 將變化緩慢的波形變換成矩形波（如將三角波或?qū)⒆兓徛牟?/p>

15、形變換成矩形波（如將三角波或正弦波變換成同周期的矩形波）。正弦波變換成同周期的矩形波）。6.1.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用(6-25)2、脈沖整形、脈沖整形 在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形波形畸變畸變，或者，或者邊沿產(chǎn)生振蕩邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過施密特觸發(fā)器整等。通過施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形。 波形波形畸變畸變邊沿邊沿振蕩振蕩(6-26)3、脈沖鑒幅、脈沖鑒幅 將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸將一系列幅度各異的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器的輸入端，只有那些入端，只

16、有那些幅度大于幅度大于UT+的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生的脈沖才會在輸出端產(chǎn)生輸出信號?？梢?，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。輸出信號。可見，施密特觸發(fā)器具有脈沖鑒幅能力。 (6-27)合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。合理選擇回差電壓，可消除干擾信號。 vI O vO O vO O VT2 VT1 t t t 4 4、消除干擾信號、消除干擾信號(6-28)作業(yè)題作業(yè)題P422 題題6.2 題題6.3 一、填空題一、填空題 1、555定時器由定時器由( ) 、( ) 、( )、 ( ) 和和 ( ) 五部分組成。五部分組成。 2、施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)(“0”(“0”態(tài)態(tài)

17、和和“1”1”態(tài)態(tài)) )，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于( ) 。二、選擇題二、選擇題 1、555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的回差電壓構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的回差電壓UT為為( )。 A、VCC B、VCC/2 C、 2VCC/3 D、VCC/3 (6-29)作業(yè)題作業(yè)題P422 題題6.2 題題6.3 一、填空題一、填空題 1、555定時器由定時器由(基本基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器) 、(比較器比較器) 、(分壓分壓器器)、 (晶體管開關(guān)晶體管開關(guān)) 和和 (輸出緩沖器輸出緩沖器) 五部分組成。五部分組成。 2、施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)(“0”(“0”態(tài)和態(tài)和“1”

18、1”態(tài)態(tài)) )，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于，其維持與轉(zhuǎn)換完全取決于(輸入電壓的大小輸入電壓的大小) 。 二、選擇題二、選擇題 1 1、555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的回差電壓構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的回差電壓UT為為( ( D ) )。 A、VCC B、VCC/2 C、 2VCC/3 D、VCC/3 (6-30)提高基準電壓穩(wěn)定性的提高基準電壓穩(wěn)定性的濾波電容濾波電容 6.1.1 用用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、電路組成及其工作原理一、電路組成及其工作原理1、電路組成、電路組成(6-31)工作特點：、有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫態(tài)；、在外加觸發(fā)脈沖作用下，電路從穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；、

19、經(jīng)過一段時間后，又自動返回到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。而且暫穩(wěn)態(tài)時間完全取決于電路本身的參數(shù)，與外加觸發(fā)脈沖沒有關(guān)系。uiCR 4 7 555 2 1 C C1 1uoVCC(a) 電路 uDTHTR8VCCR3uo65CO0.01F0.01F ui uo t t 0 0 (b) 工作波形 uC t 0 tp 2VCC/3tptWtW2、工作原理、工作原理(6-32) 當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器未加輸入脈沖時， ui為高電平，即UTR 1VDD/3。接通VCC后，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VDD/3時，輸出uo0，內(nèi)部放電管TD導(dǎo)通，C通過TD迅速放電，直到uc0，因UTH 2VDD/3，電路保持原穩(wěn)態(tài)“

20、0”不變。uiCR 4 7 555 2 1 C C1 1uoVCC(a) 電路 uDTHTR8VCCR3uo65CO0.01F0.01F ui uo t t 0 0 (b) 工作波形 uC t 0 tp 2VCC/3tptWtW(6-33)uiCR 4 7 555 2 1 C C1 1uoVCC(a) 電路 uDTHTR8VCCR3uo65CO0.01F0.01F ui uo t t 0 0 (b) 工作波形 uC t 0 tp 2VCC/3tptWtW 觸發(fā)翻轉(zhuǎn)。當單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器加入負脈沖時，UTRuiVCC/3，且UTH0 2VDD/3，則輸出由“0”翻轉(zhuǎn)為“1”。TD管截止，定時開始。 暫

21、穩(wěn)態(tài)。經(jīng)過一個負脈沖寬度時間，負脈沖消失， ui恢復(fù)為高電平，即UTRui1VDD/3。因TD管截止，VCC經(jīng)R對C充電。UTH（uc)按指數(shù)規(guī)律上升，當UTHuc2VDD/3時，維持“1”態(tài)不變，這一階段電路處于暫穩(wěn)態(tài)。(6-34) 自動返回。當UTHuc上升到2VDD/3 時，電路由暫穩(wěn)態(tài)“1”自動返回“0”狀態(tài)，定時結(jié)束，TD管由截止變?yōu)閷?dǎo)通，電容C放電結(jié)束，電路恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)“0”。 下一個觸發(fā)脈沖到來時，電路重復(fù)上述過程。uiCR 4 7 555 2 1 C C1 1uoVCC(a) 電路 uDTHTR8VCCR3uo65CO0.01F0.01F ui uo t t 0 0 (b) 工作

22、波形 uC t 0 tp 2VCC/3tptWtW(6-35) （1）輸出脈沖寬度）輸出脈沖寬度tw 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tw，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。根據(jù)，就是暫穩(wěn)態(tài)的維持時間。根據(jù)uC的波的波形可以計算出形可以計算出 ： tw 1.1RC （2） 恢復(fù)時間恢復(fù)時間tre 暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電路需要一段時間恢復(fù)到初始狀態(tài)。一般，恢復(fù)時間恢復(fù)時間tre為為35倍放電時間常數(shù)倍放電時間常數(shù)2。由于。由于2很小，所以恢復(fù)很小，所以恢復(fù)時間時間tre極短。極短。 （3）最高工作頻率）最高工作頻率fmax（或最小工作周期（或最小工作周期Tmin） 設(shè)觸

23、發(fā)信號的時間間隔為設(shè)觸發(fā)信號的時間間隔為T，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常，為了使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠正常工作，應(yīng)當滿足工作，應(yīng)當滿足Ttw +tre的條件，即的條件，即Tmin= tw +tre。因此，單穩(wěn)。因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率為 fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre） 2、主要參數(shù)的估算、主要參數(shù)的估算(6-36)6.2.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(a)uOuItwtw(b)uOuItwtw不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā) 一、不可重復(fù)觸發(fā)（非重觸發(fā)）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、不可重復(fù)觸發(fā)

24、（非重觸發(fā)）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121 二、可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74122(6-37)如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時間，可利用單穩(wěn)電路來實現(xiàn)。 uO的下降沿比的下降沿比uI的下降沿的下降沿延遲了延遲了tw 6.2.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應(yīng)用舉例1、延時、延時(6-38)2 2、定時、定時 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tw的矩形脈沖，利用這的矩形脈沖，利用這個脈沖去控制某一電路，則可使它在個脈沖去控制某一電路，則可使它在tw時間內(nèi)動作時間內(nèi)動作(或者不動或者不動作作)。 (6-39)

25、 3、脈沖整形脈沖整形 脈沖信號在經(jīng)過長距離傳輸后其邊沿會變差或在波形上脈沖信號在經(jīng)過長距離傳輸后其邊沿會變差或在波形上疊加了某些干擾。疊加了某些干擾。 為了使這些脈沖信號變成符合要求的波形，可利用單穩(wěn)為了使這些脈沖信號變成符合要求的波形，可利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行整形。態(tài)觸發(fā)器進行整形。uOuI(6-40) 4、脈沖展寬 當輸入脈沖寬度較窄時，則用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器展寬。 圖示為利用CT74121組成的脈沖展寬電路。 只要合理選用Rext和Cext值，可輸出寬度符合要求的矩形脈沖。(6-41)5、 觸摸定時控制開關(guān)觸摸定時控制開關(guān)84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V

26、)P 555定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片屬片P，由于人體感應(yīng)電壓，由于人體感應(yīng)電壓相當于在觸發(fā)輸入端（管腳相當于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個負脈沖，加入一個負脈沖，555輸出端輸出端輸出高電平，燈泡（輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結(jié)）結(jié)束時，束時，555輸出端恢復(fù)低電平，輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用該觸摸開關(guān)可用于夜間定時照明，定時時間于夜間定時照明，定時時間可由可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。參數(shù)調(diào)節(jié)。(6-42)6.3 多諧振蕩器多諧振蕩器6.3.1 用用555定時器構(gòu)成的多諧

27、振蕩器定時器構(gòu)成的多諧振蕩器一、電路組成及其工作原理一、電路組成及其工作原理1、電路組成、電路組成(6-43) 接通接通VCC后，后，VCC經(jīng)經(jīng)R1和和R2對對C充電。當充電。當uc上升到上升到2VCC/3時，時，uo=0，TD導(dǎo)通，導(dǎo)通，C通過通過R2和和TD放電，放電，uc下降。當下降。當uc下降到下降到VCC/3時，時，uo又由又由0變?yōu)樽優(yōu)?，TD截止，截止，VCC又經(jīng)又經(jīng)R1和和R2對對C充電。如此重充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。2、工作原理、工作原理暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時間時間tw2= 0.7R2C 暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時間時間

28、tw1=0.7( R1+R2)C (6-44)T暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時間時間tw1=0.7( R1+R2)C 暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時間時間tw2= 0.7R2C 振蕩器輸出脈沖振蕩器輸出脈沖uO的工作周期為：的工作周期為： T=0.7(R1+2R2)C 振蕩頻率振蕩頻率ff=1/T= 1/0.7(R1+2R2)C 占空比占空比qq=(R1+R2)/(R1+2R2)(6-45)1、多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)；2、通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交替，從而產(chǎn)生自激振蕩，無需外觸發(fā)；3、輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱做多諧振蕩器多諧振蕩器的特點多諧振蕩器的特點(6-46) 前面

29、介紹的多諧振蕩器的一個共同特點就是振蕩頻率不穩(wěn)定，容易受溫度、電源電壓波動和RC參數(shù)誤差的影響。而在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖信號常用作時鐘信號來控制和協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。因此，控制信號頻率不穩(wěn)定直接影響到系統(tǒng)的工作，顯然，前面討論的多諧振蕩器是不能滿足要求的，必須采用頻率穩(wěn)定度很高的石英晶體多諧振蕩器。6.3.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器一、石英晶體的選頻特性一、石英晶體的選頻特性 石英晶體具有很好的選頻特性。當振蕩信號的頻率和石英晶體的固有諧振頻率f0相同時，石英晶體呈現(xiàn)很低的阻抗，信號很容易通過，而其它頻率的信號則被衰減掉。因此，將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可以組成石英晶體

30、振蕩器，這時，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻率f0，而與RC無關(guān)。(6-47)將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英晶將石英晶體串接在多諧振蕩器的回路中就可組成石英晶體振蕩器，這時，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻體振蕩器，這時，振蕩頻率只取決于石英晶體的固有諧振頻率率fo，而與，而與RC無關(guān)。無關(guān)。在對稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，在對稱式多諧振蕩器的基礎(chǔ)上，串接一塊石英晶體串接一塊石英晶體，就，就可以構(gòu)成一個石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極可以構(gòu)成一個石英晶體振蕩器電路。該電路將產(chǎn)生穩(wěn)定度極高的矩形脈沖，其高的矩形脈沖，其振蕩頻率由石英晶體的串聯(lián)諧振頻率振蕩頻率由石英晶

31、體的串聯(lián)諧振頻率fo決決定定。 二、石英晶體多諧振蕩器二、石英晶體多諧振蕩器(6-48)6.3.3 多諧振蕩器應(yīng)用舉例多諧振蕩器應(yīng)用舉例一、秒信號發(fā)生器一、秒信號發(fā)生器 CMOS石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生f=32768Hz的基準信號，經(jīng)的基準信號，經(jīng)由由T觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的15級異步計數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)定度極級異步計數(shù)器分頻后，便可得到穩(wěn)定度極高的秒信號。這種秒脈沖發(fā)生器可做為各種計時系統(tǒng)的基準信高的秒信號。這種秒脈沖發(fā)生器可做為各種計時系統(tǒng)的基準信號源。號源。(6-49)二、模擬聲響電路二、模擬聲響電路 圖圖(a) 所示是用兩個多所示是用兩個多諧振蕩器構(gòu)成的模擬聲諧振蕩器構(gòu)成的模擬聲響電路。響電路。振蕩器振蕩器：f 1Hz ，振蕩器，振蕩器：f 1 kHz ，那么揚聲器就會，那么揚聲器就會發(fā)出嗚發(fā)出嗚鳴的間隙聲響。鳴的間隙聲響。因為振蕩器因為振蕩器的輸出電的輸出電壓壓u01，接到振蕩器，接到振蕩器 中中555 定時器的復(fù)位端定時器的復(fù)位端R (4 腳腳)，當，當u01 為高電平時為高電平時振蕩振蕩，為低電平時，為低電平時555 復(fù)位復(fù)位， 停止振蕩。圖停止振蕩。圖 (b)所示是電路的工作波所示是電路的工作波形形。(6-50)26VCCRD5553vI2I1v847RRVCC12C150.01C