数字电路与系统 第七章 脉冲波形的产生与变换(第1-2节)课堂笔记及练习题

数字电路与系统第七章脉冲波形的产生与变换（第1-2节）课

堂笔记及练习题

主题：第七章脉冲波形的产生与变换（第1-2节）

学习时间： 2016年6月20日—6月26日

内容：

一、本周知识点及重难点分布

表13-1 本周知识点要求掌握程度一览表

二、知识点详解

【知识点1】555定时器

555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。该电路功能灵活、适用范围广，只要外围电路稍作配置，即可构成单稳触发器、多谐振荡器或施密特触发器，因而可用在定时、检测、控制、报警等方面。

1、555定时器分类

555定时器又称时基电路。555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是晶体管；单极型内部采用的则是场效应管。

555定时器按单片电路中包括定时器的个数分为单时基定时器和双时基定时器。

常用的单时基定时器有双极型定时器5G555和单极型定时器CC7555。双时基定时器有双极型定时器5G556和单极型定时器CC7556。

2、集成555定时器具体元件简介

双极型555工作电压4.5-15V，CMOS型为3-18V。它们可以与模拟集成运算放大器和TTL、CMOS数字电路共用一个电源。

CMOS型最大输出电流可达200mA，可直接驱动小电机、继电器等负载。

555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，多用于脉冲产生、整形及定时等。

3、555定时器的工作原理

555定时器主要由2个电压比较器、1个基本RS触发器、3个精密电阻、缓

冲器组成。

工作中不使用v

IC

时，一般都通过一个0.01μF的电容接地，以防高频干扰。

图13-1 555定时器符号图

5、555定时器的功能表

表13-2 555定时器功能表

【知识点2】施密特触发器

1、555定时器构成的施密特触发器

（1）电路结构

将555定时器的阈值输入端v

I1和触发输入端v

I2

端相连，便构成了施密特触

发器。

图13-2 555定时器构成的施密特触发器

（2）工作原理

由于比较器的参考电压不同，因而基本RS 触发器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号的不同电平。因此，输出电平由高到低和由低到高所对应的输出电压值也不同。

由于施密特触发器的滞后电压传输特性，它对触发器电平的上升沿和下降沿的反应不同。

（3）施密特触发器的电压传输特性 滞后特性：滞后电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。

图13-3 施密特触发器传输特性和逻辑符号

回差电压（滞后电压）: T T T-U U U +∆=- 2、集成施密特触发器74132

图13-4集成施密特触发器管脚图

输入AB 中只要有一个或一个以上的电平低于下限阈值电压V T-,则Q ＝1；输入A 、B 电平皆高于上限阈值电压V T ＋，则Q ＝0。

3、施密特触发器用途

（1）波形变换：将一周期性信号变换为矩形波，其输出脉冲宽度t W 可通过改变进行调节ΔU T 。

T T T-U U U +∆=-

（2）信号整形：将不规则的信号波形整成矩形脉冲。

（3）幅度鉴别：施密特触发器的输出状态取决于输入信号的电压值，因此可用作幅度鉴别。

（4）构成多谐振荡器 4、小结：

施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。

(a) 7414的引脚排列图

14 13 12 11 10 9 8

7414

1 2 3 4 5 6 7

V CC 4A 4Y 5A 5Y 6A 6Y

1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND

14 13 12 11 10 9 8

74132

1 2 3 4 5 6 7

(b) 74132的引脚排列图

V CC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND

施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。

三、重要理论

1、555定时器是一种将模拟功能与逻辑功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。该电路可构成单稳触发器、多谐振荡器或施密特触发器，因而可用在定时、检测、控制、报警等方面。（知识点1）

2、施密特触发器的电压传输特性（知识点2） 滞后特性：滞后电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。

回差电压（滞后电压）:T T T-U U U +∆=-

3、施密特触发器用途：波形变换、信号整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器。（知识点2）

4、小结：（知识点2）

施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。

施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。

四、课后习题

习题13.1 填空题：施密特触发器的触发方式是用 触发，它有滞后电压传输特性，此特性称作 特性。

习题13.2 填空题：已知施密特触发器断开电平为3V ，接通电平为6V ，则其回差等于 V 。

习题13.3 填空题：施密特触发器，可以用于波形变换，脉冲幅度鉴别和脉冲波形 三种应用。

习题13.1-13.3答案：电平,回差；3；整形