第19讲 第16章脉冲信号的产生与整形 16 1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器16 2集成单稳7412316 3集成定时器555 第16章脉冲波形的产生与整形 16 1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器16 1 1由门电路构成的多谐振荡器16 1 2由门电路构成的单稳态触发器16 2集成单稳态触发器74LS12316 2 1集成单稳态触发器74LS123的功能16 2 2集成单稳态触发器74LS123的应用举例16 3集成定时器55516 3 1555定时器的工作原理16 3 2555定时器的应用 16 1由门电路构成的多谐振荡器和单稳态触发器 一 由奇数个非门组成的多谐振荡器 利用门电路的传输延迟时间 将奇数个非门首尾相接 就可以构成一个简单的多谐振荡器 环行振荡器 缺点 因门电路传输延迟时间很短 10nS左右 所以振荡频率太高 并且不可调整 16 1 1由门电路构成的多谐振荡器 二 带RC延时电路的多谐振荡器 时间常数RC 门电路传输延迟时间 RS 限流电阻 几百 输出 假设 开始时u3 0 当uA UT时 u3不反转 带RC延时电路的环行振荡器分析 当uA UT时 u3反转 u1 u2也同时反转 由于电容电压不能突变 当u1发生下跳时 uA有一突变 u2 u1 电容反向充电 uA上升 当uA UT时 u3 u1 u2反转 由于u1上跳 电容电压不能突变 所以uA上跳 然后uA下降 进入下一个周期 可以推导 输出信号的周期近似为 T 2 2RC 三 RC耦合式振荡器 当R1 R2 R C1 C2 C时输出信号的周期近似为 T 1 4RC 四 石英晶体振荡器 输出方波uO的频率 石英晶体的固有谐振频率 R1 R2 1k C 0 1 F 优点 振荡频率稳定 精度高 常用作基准信号源 单稳态触发器 输出端只有一个稳定状态 另一个状态则是暂稳态 加入触发信号后 它可以由稳定状态转入暂稳态 经过一定时间以后 它又会自动返回原来的稳定状态 16 1 2由门电路构成的单稳态触发器 一 由门电路构成的积分型单稳态触发器 t1 当ui 0时 ui 外部触发脉冲 当ui上跳时 u1下跳 因uA不能突变 所以u2下跳 u1下跳后 C放电 uA下降 UT TW 1 1RC 当uA UT时 u2上跳 输出一个宽度为TW的负脉冲 当ui下跳时 u1上跳 C再充电 uA上升为高电平 缺点 若C的放电太慢 在t1 t3期间 uA UT 失去对u2低电平宽度的控制作用 u2将随着ui变为0而变为1 a b 改进型电路 u1 uA u2 ui u i 改进的积分型单稳触发器工作原理 特点 输出脉冲宽度不受输入脉冲宽度的影响 二 由门电路构成的微分型单稳态触发器 略 16 2集成单稳态触发器74LS123 74LS123内部包括两个独立的单稳 单稳输出脉冲的宽度 主要由外接的定时电阻 RT 和定时电容 CT 决定 单稳的翻转时刻决定于A B CLR三个输入信号 16 2 1集成单稳态触发器74LS123的功能 触发 74LS123功能表 清0 触发 TW 0 45RTCT RT CT CT RT 16 2 2集成单稳态触发器74LS123应用举例 例1 用单稳进行彩灯的延时控制 发光二极管 串行移位寄存器 单稳态触发器 彩灯控制 过程 全亮 由左到右逐个灭 全灭 延时 全亮 周而复始 例2 用单稳进行波形的整形 用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲 数字测速系统 16 3集成定时器555 16 3 1555定时器的工作原理一 内部电路组成 内部电路组成 1 分压器 3个R 2 电压比较器 A1 A2 3 RS触发器 4 反相器 5 晶体管T 1端GND地2端TR低电平触发输入3端UO输出4端RD直接清05端CV电压控制 不用时经0 01 F电容接地6端TH高电平触发输入7端D三极管集电极8端VCC电源 4 5V 18V 16 3 1555定时器的工作原理 续 二 引脚功能 16 3 1555定时器的工作原理 续 三 工作原理各部分的功能 1 分压器为比较器提供基准电压 A1的基准电压为 A2的基准电压为 2 阈值端 TH 和触发端 TR 的外加输入信号和两基准电压比较 当TH 时 A1输出高电平 当TR 时 A2输出高电平 反之 两比较器输出低电平 3 A1 A2的输出作为RS触发器的输入 R 1时 Q 0 S 1时 Q 1 4 RS触发器的反相输出端经反相驱动后输出UO 即UO Q 5 当Q 0时 T导通 Q 1时 T截止 16 3 1555定时器的工作原理 续 三 工作原理功能表 16 3 2555定时器的应用 一 由555定时器构成多谐振荡器 T截止 0 01 F 16 3 2555定时器的应用 续 一 由555定时器构成多谐振荡器 uo保持1 16 3 2555定时器的应用 续 一 由555定时器构成多谐振荡器 16 3 2555定时器的应用 续 一 由555定时器构成多谐振荡器 uo保持0 16 3 2555定时器的应用 续 一 由555定时器构成多谐振荡器 T截止 16 3 2555定时器的应用 续 一 由555定时器构成多谐振荡器 周期 占空比 16 3 2555定时器的应用 二 由555定时器构成单稳态触发器 上电清0 由于CS的作用 上电后uo 0 T导通 uc 0 16 3 2555定时器的应用 二 由555定时器构成单稳态触发器 当ui为高电平时 uo保持 仍为uo 0 16 3 2555定时器的应用 二 由555定时器构成单稳态触发器 当ui由高电平变为低电平时 uo 1 T截止 C开始充电 ui脉冲很窄 ui变为高电平后 uo保持为1 C继续充电 16 3 2555定时器的应用 二 由555定时器构成单稳态触发器 当C充电 2VCC 3时 uo 0 T导通 电容C很快放电 电路恢复到初始状态 555单稳电路波形图 555单稳电路波形图 555单稳电路波形图 555单稳电路波形图 555单稳电路波形图 555单稳电路波形图 tw 输出脉冲宽度