第六章 脉冲产生、整形电路
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脉冲产生与整形电路 ppt课件
2020/11/24
(c)尖脉冲
(d)锯齿波
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
tWR1 CnUC U (C () )U C U (T 0)
8
6.2 555定时器
555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，可 以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。
双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数 码为7555。其功能和外部引脚排列完全相同。
1
3
uo
G4
2.电压比较器
3.基本RS触发器
RS
Qn+1
U+≥U-时，Ci＝1； U+＜U-时，Ci＝0。
00 01 10
不定 0 1
2020/11/24
11
Qn
11
6.2 555定时器
U CC
RD
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
8
4
U R1 5
6
5k
＋ －
C1
G1
R &Q
2 U R2
5k
4
6.1 概述
在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有
陡峭边沿的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（CP）。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种： ①脉冲产生电路直接产生； ②利用已有的周期信号整形、变换得到。
第6章 脉冲产生、整形电路
一、延时与定时 二、整形
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
《脉冲产生、整形电路》习题与答案
脉冲产生、整形电路
单项选择填空，答案序号与题中括号内序号相同。
一、单选
1.只有暂稳态的电路是（1）。
多谐振荡器单稳态电路施密特触发器定时器
2. 施密特触发器的特点是（2 ）。
只有一个稳态只有一个暂稳态无稳态具有两个稳态
3.一个由555定时器构成的单稳态触发器的正脉冲宽度为（3）。
0.7RC RC 1.1RC 1.4RC
4.欲将不规则的输入波形变换为幅度和宽度都相同的矩形脉冲，应选择（4）。
基本RC触发器单稳态触发器施密特触发器多谐振荡器
5. 555定时器的 2脚、6脚接在一起构成( 5)。
基本RC触发器单稳态触发器施密特触发器多谐振荡器
6. 555定时器的TH端、TR端的电平分别大于2VDD/3和VDD/3时定时器的输出状态是(6 )。
0 1 原状态不确定
7. 555定时器的TH端、TR端的电平分别小于2VDD/3和VDD/3时定时器的输出状态是(7 )。
0 1 原状态不确定
8.单稳态触发器具有（8 ）功能。
计数定时、延时整形定时、延时、整形
9.由555定时器构成的单稳态触发器的触发电压ul应满足(（9）。
uI> VDD/3 uI> 2VDD/3 ul<VDD/3 ul<2VDD/3
10设多谐振荡器的脉冲宽度和脉冲间隔分别为TH和TL，则脉冲波形的占空比为（10）。
TH/( TH+ TL) TL/TH+ TL) TH/TL TL/TH。
脉冲电路的产生和整形电路
v 重复此过程，则输出电压 O的波形变化即为一串脉冲波。
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
矩形脉冲的特性： 为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
矩形脉冲的特性： 为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
第6章脉冲产生与整形电路
C R vO
0
vO
VIM
t
-
-
0
t
v O (t) v O ( ) [v O (0 ) v O ( )e ] t V IM e R t C
当微分电路输入方波信号时，输出波形应如何？ 设RC＜＜TW
vI
tW
0
t
vO
0
t
积分电路
vI
+ vI
+ R
C vO
0
vO
-
-
0
VIM
t
VIM
回差电压为：
△VT＝VT＋－VT－ ＝4.5-1.5=3V
vIV 0
vo VOH
VT-
t
VOL
0
t
vo
VOH
VOL
0
t
图10.2.3 例10.2.1电路的波形
6.3 单稳态触发器
单稳态触发器的特点： 1. 单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态。 2. 在触发脉冲的作用下，单稳态触发器从稳态翻转到暂稳态， 经过时间tw后又自动翻回稳态，并在输出端产一个宽度为tw 的矩形脉冲。
uI
可利用施密特触发器。
uO
鉴幅电路
例6.2.1 由CMOS反相器构成的施密特触发器如图所示，设VTH ＝3V，VDD＝6V，输入电压为峰－峰值6V的三角波。试画出 输出电压vo的波形，注明VT＋和VT－的大小，并求回差电压△VT。
解：阈值电压为
VT＋＝(1R R12）VTH＝（ 11500） 03＝4.5V VT－＝（ 1R R12）VTH＝（ 11500） 031.5V
当vI上升，vd也随之上升， 当上升到VTH后，此时存在 下列正反馈：
第六章 脉冲的产生与原理及原理的应用
2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 熟悉施密特触发器的构成。 (3) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。
第6章脉冲波形的产生与整形
3. 实训设备及元器件 (1) 实训设备： 双路直流稳压电源、信号发生器1台、双踪示 波器1台、面包板1块、单股导线若干、万用表(数字表、指针表 各1块)。 (2) 实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块 NE555。 4. 测试内容 1) 测试电路 测试电路如图6.9所示。 2) 测试步骤 (1) 按图6.9所示接好电路，在输入端接入信号发生器，并用 示波器分别观测输入端和输出端的波形
1. 实训任务 (1) 用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。 (2) 分析和仿真555定时器的逻辑功能。 (3) 记录并比较测试结果。 2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。 3. 实训设备及元器件 (1)实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万 用表(数字表、指针表各1块)。 (2)实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块NE555。
第6章脉冲波形的产生与整形
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，它主要由3个电阻
R组成的分压器、两个高精度电压比较器C1和C2、一个基本RS
触发器、一个作为放电的三极管VT及输出驱动G3组成。
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.1 NE555集成定时器内部电路
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.2所示为555定时器的逻辑符号 和引脚排列。
t RC ln uC () uC (0) uC () UD
(6-2)
第6章脉冲波形的产生与整形
第6章脉冲波形的产生与整形
3. 实训设备及元器件 (1) 实训设备： 双路直流稳压电源、信号发生器1台、双踪示 波器1台、面包板1块、单股导线若干、万用表(数字表、指针表 各1块)。 (2) 实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块 NE555。 4. 测试内容 1) 测试电路 测试电路如图6.9所示。 2) 测试步骤 (1) 按图6.9所示接好电路，在输入端接入信号发生器，并用 示波器分别观测输入端和输出端的波形
1. 实训任务 (1) 用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。 (2) 分析和仿真555定时器的逻辑功能。 (3) 记录并比较测试结果。 2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。 3. 实训设备及元器件 (1)实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万 用表(数字表、指针表各1块)。 (2)实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块NE555。
第6章脉冲波形的产生与整形
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，它主要由3个电阻
R组成的分压器、两个高精度电压比较器C1和C2、一个基本RS
触发器、一个作为放电的三极管VT及输出驱动G3组成。
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.1 NE555集成定时器内部电路
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.2所示为555定时器的逻辑符号 和引脚排列。
t RC ln uC () uC (0) uC () UD
(6-2)
第6章脉冲波形的产生与整形
脉冲发生电路
0
32VCC 31VCC
R2C ln2
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q
R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH
RC ln C () C (0) C () C (tH )
RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
32VCC 31VCC
R2C ln2
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q
R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
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555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
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若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH
RC ln C () C (0) C () C (tH )
RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
脉冲波形发生器与整形电路_555定时器汇总.
压器，为比较器 复位控制 TH 6 C1、C2 提供两 5 k 个参考电压， 置位控制 TR 2 UR1 = 2/3VCC， UR2 UR2 = 1/3VCC。
5 k 放电端 DIS 7 集电极开路输出端
构成电压比 电路符号 较器，比较 TH S 与 U Q和TR 与 4 8 R1 G2 的大小。 VCC RD UR2 6
R
V
Q 2 TR 555
7 DIS
TH
OUT 3 CO 5
1 放电管，其输入为 GND 接地端
脉冲波形发生器与整形电路
下图为:双极型555定时器内部逻辑电路结构图和逻辑符号图。
当VC悬空时， u1+ = 2/3VCC
当u+ > u-时，输出uc为高电平 （1态）。 三个5kΩ电阻构成分压器 当u+ < u-时，输出uc为高电平 （0态）。
u2- = 1/3VCC
脉冲波形发生器与整形电路
6.1.1 555定时器的结构及工作原理
1
不变
不变
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表 输 入 输 出 TH TR RD OUT = Q V 状态 × × 0 1 1 0 0 1 导通 导通 截止
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 1 2 VCC VCC 3 3
0 0 1
1
0
导通
1
1
1
截止
不变 不变
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表 输 入 输 出 TH TR RD OUT = Q V 状态
第6章 脉冲波形的产生与整形思考题与习题题解
思考题与习题6-1选择题（1） TTL单定时器型号的最后几位数字为（ A ）。
A.555B.556C.7555D.7556（2）用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端CO外接10V电压时，回差电压为(B )。
A.3.33VB.5VC.6.66VD.10V（3）555定时器可以组成(ABC )。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.JK触发器（4）若图6-43中为TTL门电路微分型单稳态触发器，对R1和R的选择应使稳态时：（ B）图6-43A.与非门G1、G2都导通（低电平输出）；B.G1导通，G2截止；C.G1截止，G2导通；D.G1、G2都截止。
（5）如图6-44所示单稳态电路的输出脉冲宽度为t WO=4μs，恢复时间tre=1μs,则输出信号的最高频率为（C）。
图6-44A.fmax=250kHz;B.fmax≥1MHz;C.fmax≤200kHz。
（6）多谐振荡器可产生（ B ）。
A.正弦波B.矩形脉冲C.三角波D.锯齿波（7）石英晶体多谐振荡器的突出优点是（C）。
A.速度高B.电路简单C.振荡频率稳定D.输出波形边沿陡峭（8）能将正弦波变成同频率方波的电路为（B）。
A.稳态触发器B.施密特触发器C.双稳态触发器D.无稳态触发器（9）能把2 kHz 正弦波转换成 2 kHz 矩形波的电路是（B）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（10）能把三角波转换为矩形脉冲信号的电路为（D）。
A.多谐振荡器B.DACC. ADCD.施密特触发器（11）为方便地构成单稳态触发器，应采用（C）。
A.DACB.ADCC.施密特触发器D.JK 触发器（12）用来鉴别脉冲信号幅度时，应采用（D）。
A.稳态触发器B.双稳态触发器C.多谐振荡器D.施密特触发器（13）输入为2 kHz 矩形脉冲信号时，欲得到500 Hz矩形脉冲信号输出，应采用（D）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（14）脉冲整形电路有（BC ）。
脉冲波形的产生与整形电路
UOL
0
VT-
VT+
UI
0
VT-
VT+
UI
同相传输特性
反相传输特性
编辑ppt
16
7.2.2 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器
2.
1A 1 1Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VDD 13 6A 12 6Y 11
5A 10 5Y 9
4A 8 4Y
集成施密特触发器CC40106的逻辑功能图
U IV T H V D D (V D D V T )R 1 R 2 R 2
UI
VTR1R 2R2VTH R R1 2VDDVVTT+-
t
VT
(1 R1 R2
)VT
H
UO UOH
ΔVT＝VT+-VT－＝
2 R1 R2
VTH
编辑pUpOt L 0
15 t
3. 电压传输特性
UO UOH
UO UOH
UOL
脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的 波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内 突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为
脉冲。
编辑ppt
5
7.1.1 脉冲信号
脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周 期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。
脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如 正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形 与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性 是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可 以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调 制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还 可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。
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0
vI
2/3VCC
1/3VCC 2/3VCC VT — VT+ VT+
Vi
vI 下 降 过 程 中 ， vO 由 低 电 平 1/3VCC
ΔVT
VT —
t
vO1
t
V CC
(8) (4)
5kΩ
2/3V CC
(6)
C1 5k Ω
R
& G 1
VI
&
(3)
V O
vI1 vI
V CC2 R1
1/3VCC
(2)
14
V DD 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y
1A 1 1Y 2 2A 2Y 3A 3Y
GND 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9 8
V CC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y
1A 1 1Y 2 2A 2Y 3A 3Y VSS
3 4 5 6 7
13 12 11 10 9 8
CC40106
● —— 主要内容
第六章 脉冲波形的产生与整形
6.1 集成555定时器 6.2 多谐振荡器
6.3 施密特触发器 6.4 单稳态触发器
教学重点：
1.施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器典型电路 的工作原理 2．555定时器的应用
教学难点：
脉冲电路的分析方法
概述
矩形脉冲的主要参数： 脉冲周期T； f 脉冲频率： = 1/T 脉冲幅度VM； 脉冲宽度tW； 上升时间tr； 下降时间tf； 占空比q： q=tw /T .
v I2
(7)
vI
T
vO2
放电端
2/3VCC
(1)
1/3VCC
t
vO1
t
2. 电压滞回特性和主要参数
（1）电压滞回特性
（2）主要静态参数
（a）上限阈值电压VT+ VOH
Vo
传输特性
ΔVT VOL
vI 上升过程中，输出电压vO
由高电平VOH 跳变到低电平VOL 时，所对应的输入电压值。 VT+=2/3VCC。 （b）下限阈值电压VT — VOL 跳变到高电平VOH 时，所对 应的输入电压值。VT—=1 /3VCC。 （3）回差电压ΔVT ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
R2
D2 D1
7
vI1 vC
C
3 6 2 1 555 5 0.01μF C1
vO
v I2
三． 石英晶体多谐振荡器
1.石英晶体的选频特性
石英晶体的选频特性极好，f0 十分稳定，其稳定度可达10-10 ～
10-11。
u
X
感性
石英晶体
0
u
f
f0
容性
当外加频率f=fo时，石英晶体的电抗X=0，在其他频率下电抗都 很大。
0.01μF C1
V CC R 7 V CC RD 8 4
R
V CC
(8) (4)
5kΩ
2/3V CC
(6)
vI
vI1 v I2
C
3 555 1 5
C1 5k Ω
R
& G 1
vO
vC vI
C
vI1 1/3V CC
(2)
6 2
& C2 5k Ω S
&
(3)
vO
v I2
(7)
0.01μF C1
T 放电端
R
& G 1
vI1 v I2
3 6 555 2 1 5
vI1 1/3V CC
(2)
vO
vC
& C2 5k Ω S
&
(3)
vC
C
vO
v I2
C
0.01μF C1
(7)
T 放电端
(1)
V CC
(8) (4)
R1 P R2
¸ 5k ¦ 2/3VCC
(6)
C1
R
& G & & 1
(3)
vI1 ¸ 5k ¦ 1/3VCC
& C2 5k Ω S
vO1
电路符号
v I2
(7)
vO1
T
vO2
放电端
(1)
V CC V CC 8 RD 4 7 V 2 CC
vO1 vO2
t
R
vIC vI1 vI v I2
5 6 55 5 2 1
vO 2 vO1
3
VCC2
t
二． 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器CC40106 2. TTL集成施密特触发器74LS14
6.1 集成555定时器
一、555定时器的电路结构 由以下几部分组成：
V 电源 CC
(8)
RD 复位
(4)
（ 1 ） 三 个 5k 电 阻 组 控制电压 (5) 成的分压器。 v IC
（2）两个电压比 较器 C1和C2。
v+ vC1
5kΩ R & G 1
vI1
(6)
C1 5k Ω
阈值输入
&
&
(3)
(1)
（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。
T饱和
（2）vI下降沿触发
当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。
VCC
(8) (4)
vI
O
R
5kΩ
2/3V CC
(6)
C1 5k Ω
R
& G 1
t
vI1 vC vI
C
(7)
vI1
×
＜2/3VCC ＞2/3VCC
vI2
×
＜1/3VCC ＞1/3VCC
vo
0
1 0
不变
v IC vI1
(5) (6)
C1 5k Ω
阈值输入
0
1 1
1/3VCC
v I2
(2)
& C2 5k Ω S
&
触发输入
, vO (7)
＜2/3VCC
＞1/3VCC
1
T
(1)
放电端
6.2 施密特触发器
施密特触发器——具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的 电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。 一. 用555定时器构成的施密特触发器 1. 电路组成及工作原理
RD 复位
(4)
如何，输出vo为低
电平。正常工作时， 应将其接高电平。 （2）5脚为电压控制 端，当其悬空时， 比较器C1和C2的比 较电压分别为 2/3VCC 和1/3VCC 。
控制电压
5kΩ R & G 1
v IC vI1
(5) (6)
C1 5k Ω
阈值输入
1/3VCC
v I2
(2)
& C2 5k Ω S
四．多谐振荡器应用实例
秒脉冲发生器
R 1 1 FF 1
T 触发器
FF 2 FF 14 FF 15
Q1 C2
Q2 C14 f2 8192Hz
Q14 C15
Q15 秒脉冲 f 1Hz
C1 f
C2
C1
0
f1 16384Hz
f 14 2Hz
32768Hz
CMOS石英晶体多谐振荡器产生f=32768Hz的基准信号， 经T/ 触发器构成的15级异步计数器分频后，便可得到稳定 度极高的秒信号。 这种秒脉冲发生器可做为各种计时系统 的基准信号源。
(2)
vC
C2
S
vO
v I2
C
(7)
vc
2/3VCC
T
¸ 5k ¦
放电端
(1)
1/3VCC
0 vo
t
0
t
2. 振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1 ：（用三要素法计算）
1 VCC VCC v ( ) vC ( 0 ) 3 T1 1 ln C 1 ln 0.7( R1 R2 )C 2 vC () vC (T1 ) VCC VCC 3 vc （2） 电容放电时间T2
(6)
C1 5k Ω
R
& G 1
vI1 vI
V CC2 R1
1/3VCC
(2)
& C2 5k Ω S
&
(3)
vO1
v I2
(7)
vO2
放电端
T
(1)
VCC
(8) (4)
5kΩ
2/3V CC
(6)
C1 5k Ω
R
& G 1
vI1 vI
VCC2 R1
1/3VCC
(2)
& C2 5k Ω S
&
(3)
vO1
(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）
vC ( ) vC (0 ) VCC 0 tW 1 ln 1 ln 1.1R C 2 vC ( ) vC ( tW ) VCC VCC 3 vI （2）恢复时间t
re
tre=（3～5）τ2
（3）最高工作频率fmax
vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。
VCC
(8) (4)
vI
O
R
5kΩ
2/3VCC
(6)
C1 5k Ω
R
& G 1
t
vI1 vC vI
C
(7)
1/3VCC