施密特触发器构成的多谐振荡器.ppt

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1、第六章脉冲信号的产生与整形6.1概述6.2时基集成电路的结构和工作原理6.3施密特触发器6.4单稳态触发器6.5多谐振荡器内容提要本章限于介绍矩形脉冲波形的产生和整形电路。在脉冲整形电路中，介绍了最常用的两类整形电路-施密特触发器和单稳态触发器电路。在脉冲振荡电路中，介绍了多谐振荡器电路的几种常见形式-对称式和非对称式多谐振荡器、环形振荡器、施密特触发器构成的多谐振荡器、石英晶体震荡器以及压控振荡器。6.1概述数字电路中的信号都是脉冲信号，这种信号的产生、整形与变换电路的作用是产生各种不同脉宽和幅值的脉冲波形，或

2、者对不同脉宽和幅值的脉冲波形进行整形和变换，或者完成连续模拟信号与脉冲信号之间的相互变换等。数字电路中使用脉冲信号大多是矩形脉冲波，矩形脉冲波波形的好坏，将直接影响数字电路的正常工作。矩形脉冲波的波形图如图6.1.1所示。为了描述矩形波的波形好坏，对矩形波定义了下列一些描述参数。图6.1.1描述矩形脉冲波的主要参数①脉冲幅值Vm：脉冲波形变化时电路幅值变化的最大值。②脉冲宽度tw：从脉冲波形的上升沿上升至0.5Vm开始，到下降沿下降至0.5Vm为止的时间间隔。③上升时间tr：在脉冲波的上升沿，从0.1Vm上升至0

3、.9Vm所需要的时间。④下降时间tf：在脉冲波形的下降沿，从0.9Vm到0.lVm所需的时间。⑤脉冲周期T：在周期性重复的脉冲序列中，相邻两脉冲的时间间隔。⑥脉冲频率f：在周期性重复的脉冲序列中，单位时间内脉冲重复的次数，即f=1/T。⑦占空比D：脉冲波形的脉冲宽度tw与脉冲周期T之比，即D=tw/T。此外，在将脉冲整形或产生电路用于具体的数字系统时，有时还可能有一些特殊的要求，例如脉冲周期和幅度的稳定性等等。这时还需要增加一些相应的参数来说明。6.2时基集成电路的结构和工作原理6.2.1555时基电路的特点和封

4、装555时基电路大量应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具等诸多方面。可用作振荡器、脉冲发生器、延时发生器、定时器、方波发生器、单稳态触发振荡器、双稳态多谐振荡器、自由多谐振荡器、锯齿波发生器、脉宽调制器、脉位调制器等等。555时基电路之所以得到这样广泛的应用，在于它具有如下几个特点：①555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡。它拓宽了模拟集成的应用范围。②该电路采用单电源。双极型555的电压范围为4.5V~15V；

5、而CMOS型的电源适应范围更宽，为2V~18V。这样，它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。③555可独立构成一个定时电路，且定时精度高。④555的最大输出电流大达200mA,+带负载能力强。可直接驱动小电机、喇叭、继电器等负载。6.2.2555时基电路的工作原理一、双极型555时基电路的工作原理下图6.2.3是美国无线电公司生产的CA555时基电路的内部等效电路图。从上图中可看到，VT1~VT4、VT5、VT7组成上比较器A1，VT7的基极电位接在由三个5kΩ电阻组成的分压器的上端，电

6、压为2/3Vcc;VT9~VT13组成下比较器A2，VT13的基极接分压器的下端，参考电位为1/3Vcc。在电路设计时，要求组成分压器的三个5kΩ电阻的阻值严格相等，以便给出比较精确的两个参考电位1/3Vcc和2/3Vcc。VT14~VT17与一个R10(4.7kΩ)的正反馈电阻组合成一个双稳态触发电路。VT18~VT21组成一个推挽式功率输出级，能输出约200mA的电流.VT8为复位放大级，VT6是一个能承受50mA以上电流的放电晶体三极管。双稳态触发电路的工作状态由比较器A1、A2的输出决定。555时基电路的

7、工作过程如下：当2端加进电位低于1/3Vcc的触发信号时，则VT9、VT11导通，给VT14提供一偏流,使VT14饱和导通，它的饱和压降Vces钳制VT15的基极处于低电平，使VT15截止，VT17饱和导通，从而使VT18截止,VT19导通，VT20完全饱和导通，VT21截止。因此，输出端3端输出高电平。触发信号消失后，VT9、VT11截止，VT14因无偏流而截止，此时若6端无触发输入，则VT17的Vces饱和压降通过4.7kΩ电阻维持VT15截止,使VT17饱和稳态不变，故输出端3端仍维持高电平。同时，VT18

8、的截止使VT6也截止。当触发信号加到6端时，且电位高于2/3Vcc时，则VT1、VT2、VT3皆导通。此时，若2脚无外加触发信号使VT9、VT14截止，则VT3的集电极电流供给VT15偏流，导致VT17截止，进而VT18导通，VT19、VT20都截止，VT21饱和导通,故3端输出低电平。当触发信号消失后，VT1、VT2、VT3皆截止，使VT15得不到偏流。此时，若2端仍无