555定时器的应用
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VT-
1 2VDD(1
R1 ) R2
(5)当vI小于VT-时,电路转到另一稳态:vO1=≈ VDD , vO ≈ 0V。
由门电路构成的施密特触发器
工作波形
vI
VT+
VT-
0
t
vO1
0
t
vO
0
t
施密特触发器 应用举例
1脉冲变换 1
2 脉冲2 整形
D
vI
vI
vO
vO
(a)
(a)
(b) (b)
((cc))
VDD
R
0 vI
0
≥1 1 C 1
vO1
vI2
10
vO
G1
G2
∴触发器的稳态为 vO1 ≈ VDD,vO ≈ 0V。此时,电容 两端的电压相等,无充放电。
微分型单稳态触发器
工作原理分析(续)
2.当vI 加一正脉冲时,由稳态进入暂稳态。
VDD
R
0 vI
0
1 ≥1 1 0C 1 0 1 0
1
vO1
vI2
(1)有稳态和暂稳态两种状态; (2)平时处于稳态,在外部触发脉冲作用下,由稳态进入
暂稳态; (3)暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。
单稳态触发器的分类
单稳态触发器主要有以下三类:
(1)微分型单稳态触发器 (2)积分型单稳态触发器 (3)集成单稳态触发器
微分型单稳态触发器
电路结构(教材P142)
vI
tW
0
t
vO
0
t
三、积分电路
概述
vI
+
+
R
vI
C vO
0
vO
-
-
0
VIM
t
VIM
t
v O (t) V O ( ) [ V O (0 ) V O ( )e ]t V IM ( 1 e R t )C
施密特触发器
问题的提出——电冰箱温控系统
温度
vt
传感器
+ -
C
vO
冰箱 压缩机
1V/℃ 4V
T f=1/T 频率
Tw 脉冲宽度 q=TW/T 占空比
概述
二、微分电路(高通滤波电路)
vI
+
+
C
vI
R vO
0
vO
-
-
0
VIM
t
t
v O (t) v O ( ) [v O (0 ) v O ( )e ] t V IM e R t C
概述
当微分电路输入方波信号时,输出波形应如何?设RC <<TW
1 vO
G1
G2
暂稳态:vO1=≈ 0V,vO ≈ VDD
这里有一正反馈现象: vI
vO1
vI2
vO
作用:改善vO1、 vO边沿。
微分型单稳态触发器
工作原理分析(续)
3. 暂稳态自动回到稳态
VDD
0 vI 0
≥1 0 1C
vO1 G1
R
VT
0 11 1
vI2 G2
0 vO
随着VDD通过电阻向电容C的充电,vI2逐渐上升,当vI2 上升到VT时,vO ≈ 0V ,vO1 ≈ VDD ,电路回到稳态。
(4)当vI由高变低时,vI ’ 也由高变低。当vI’ ≤1/2VDD 时,电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT-。
R2
G1
G2
↓ vI
R1
vI’ 1 vO1
↓
0 →1
1
vO 1→0
V- T
=1/2VDD
VT
R2
R1 vI’
1 / 2VDD
VDD
vI’ (VDR D 1V T R -2 )R1VT-1 2VDD
本章将介绍常用的施密特触发器、单稳态触发器和 多谐振荡器,同时介绍一种多用途的定时电路——555 定时器。
概述
一、脉冲信号的定义及参数 按非正弦规律变化的信号均可称脉冲信号。
方波:
(对称方波) (不对称方波)
三角波:
锯齿波: 微分窄脉冲:
概述
脉冲信号的参数
v
0
Tw
Vm t
Vm 幅值 T 脉冲周期
正反馈现象: 作用:改善vO1、 vO边沿。
vI2
vO
vO1
微分型单稳态触发器
脉冲产生和整形电路
概述 施密特触发器 单稳态触发器 多谐振荡器 555定时器
本章基本内容
数字电路常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡 峭边沿的脉冲信号,如触发器就需要时钟脉冲(CP)。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种:①直接产生; ②利用已有信号整形或变换得到。
脉冲信号产生要用多谐振荡器。 脉冲信号整形则要用单稳态触发器和施密特触发器
vt
vt
4V
4V
0
t0
t
vO
vO
0
t0
t
输入输出波形
实际温控波形
施密特触发器
什么是施密特触发器?
施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。
vI
VT
vI 1
vO
VT
Fra Baidu bibliotek
0
t
vO
逻辑符号
0
t
输入输出波形
思考:施密特触发器有什么特点?
施密特触发器
施密特触发器特点: (1)输出有两种状态(输出为数字信号); (2)输入采用电平触发(输入为模拟信号); (3)对于正向和负向增长的输入信号,电路有不同的阈值 电平(VT+和VT-)。
R2
R1 vI
0↑
G1
G2
vI’ 1 vO1
1
vO
0↑
1→0
0 →1
VT+
=1/2VDD
R2
vI’ R1VTR2R2 12VDD
VT
R1 vI’1 / 2VDD
0V
VT 12VDD(1RR12)
(3)当vI大于VT+时,电路转到另一稳态:vO1 ≈ 0V ,vO ≈ VDD 。
由门电路构成的施密特触发器
C
施密特触发器 应用举例
脉冲鉴幅 3
构成多谐振荡器 4
VT+
VT-
R
1
vC
vO
C
t
(c)
施密特触发器 应用举例
思考题
试举出施密特触发器在实际生活中的应 用实例,并尽可能说明其原理。
单稳态触发器
什么是单稳态触发器?
例子——楼道灯控制系统 有两种状态:0态和1态,但只有一种状态能长久保持,
故名单稳态触发器。 单稳态触发器的特点:
门电路+RC微分电路→微分型单稳态触发器
触发脉冲
vI
RC微
VDD
分电路
R
≥1
C
1
vO1
vI2
vO
G1
G2
G1、G2为CMOS或非门,vO1、vO分别为G1、G2的输出 ,vI2为G2输入。
微分型单稳态触发器
工作原理分析 1.单稳态触发器的稳态
稳态时,无触发脉冲输入,vI 为低电平,C 没有充放电 ,相当于断开。
采用施密特触发器后的实际温控波形
vt
VT 6V
VT 2V
0
t
vO
0
t
施密特触发器
施密特触发器有同相传输和反相传输两种电路
1
1
施密特触发器的电压传输特性
vO
VOH
vO
VOH
VOL
0
VT VT
vI
VOL 0
VT VT
vI
由门电路构成的施密特触发器
电路构成
R2
G1
G2
vI
R1
vI’ 1 vO1
1
vO
0
0
1
0
G1、G2为CMOS门电路,其阈值电压为1/2VDD。电路 中要求R1<R2 。 工作原理分析(教材P139)
(1) 当vI=0V时,vO1 ≈ VDD , vO ≈ 0V, vI' ≈ 0V;
由门电路构成的施密特触发器
(2)当vI升高时,vI’ 也升高。当vI’ 达到1/2VDD时,G1、G2 输出状态将发生翻转。此时对应的vI值称为VT+。