第6章 脉冲波形的产生与整形 (2).pptVIP

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日6.1概述在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程中的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是对已有信号进行整形变换，使之满足系统的要求。6.1.1脉冲信号脉冲信号的波形多种多样，在数字系统中经常需要的是具有各种宽度、幅度、边沿陡峭的矩形脉冲信号。图6-1给出了几种常见的脉冲信号波形。第6章脉冲波形的产生与整形第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日6.1.2脉冲信号的参数在数字电路中，基本工作信号是二进制的数字信号或两状态的逻辑信号，两状态逻辑信号只有0、1两种取值，用波形图表示就是矩形脉冲。如图6.2所示。在图6-2所示的波形图中，标出了定量描述矩形脉冲的几个指标：脉冲幅度Um——脉冲电压的最大变化幅度。脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲相对应点上的时间间隔。有时也使用频率f=表示单位时间内脉冲重复的次数。脉冲宽度tW——从脉冲前沿上升到0.5Um处开始，到脉冲后沿下降到0.5Um为止的一段时间。有时也称为脉宽。上升时间tr——脉冲前沿从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。下降时间tf——脉冲后沿从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。占空比q——脉冲宽度tW与脉冲周期T之比。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日?对于理想矩形脉冲，其上升时间与下降时间相等，均视为零。6.2555定时器555定时器是一种中规模集成电路，以它为核心，在其外部配上少量阻容元件，就可方便构成多谐振荡器、施密特触发器、单稳态触发器等。由于使用灵活、方便，因此555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到应用。第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日555定时器根据内部器件类型可分为双极型和单极型，均有单或双定时器集成电路。双极型型号为555（单）和556（双），电源电压使用范围为5～15V，输出电流可达200mA，可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等；单极型型号为7555（单）和7556（双），电源电压范围为3～18V，但输出电流仅1mA。6.2.1电路结构图6-3（a）所示为555集成定时器的电路结构图，（b）是引脚排列图。其中TH为电压比较器C1的阈值输入端，是电压比较器C2的触发输入端。555集成定时器由五个部分组成：1.分压器三个阻值均为5kΩ的电阻串联起来构成分压器（555因此而得名），其作用是为后面的电压比较器C1和C2提供参考电压：C1之同相输入端U+=2VCC/3，C2之反相输入端U-=VCC/3。如果在电压控制端CO另加控制电压，则可改变C1、C2的参考电压。工作中不使用CO端时，一般都通过一个0.01μF的电容接地，以旁路高频干扰。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.电压比较器C1、C2是由运放构成的两个电压比较器。比较器有两个输入端，同相输入端和反相输入端，分别标有“+”、“-”号，其输入电压分别用U+和U-表示，当U+＞U-时，电压比较器输出高电平，当U+＜U-时，输出低电平。两个输入端基本上不向外电路索取电流，即输入电阻趋于无穷大。3.基本RS触发器在电压比较器之后，是由两个与非门组成的基本RS触发器，是专门设置的可从外部进行置0的复位端，当=0时，使Q=0，=1。4.晶体管开关和输出缓冲器晶体管TD构成开关，其状态受端控制，当为0时TD截止，为1时TD导通。输出缓冲器就是接在输出端的反相器G3，其作用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时器的影响。综上所述，555定时器不仅提供了一个复位电平为2VCC/3、置位电平为VCC/3、且可通过端直接从外部进行置0的基本RS触发器，而且还给出了一个状态受该触发器端控制的晶体管开关，因此使用起来非常灵活。第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日6.2.2基本功能表6-1所列是555定时器的功能表，它全面反映了555的基本功能。该表是后面分析555定时器各种应用电路的重要理论依据。第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日由555定时器的电路图和功能表可以看出：=0时，=1，输出电压uO=UOL为低电平，TD饱和导通。=1、UTH＞2VCC/3、＞VCC/3时，C1输出低电平，C2输出高电平，=1，Q=0，uO=UOL，TD饱和导通。=1、UTH＜2VCC/3、＞VCC/3时，C1、C2输出均为高电平，基