第十四章脉冲单元电路数字电路基础部电子技术教研室第五章脉冲单元电路脉冲单元电路：脉冲信号产生和脉冲波形变换的电路
。5.1555定时器5.2施密特触发器5.3单稳态触发器5.4多谐振荡器常见的脉冲波形图脉冲信号：广
义上讲所有非正弦信号都可称为脉冲信号。指突然变化的电压或电流。例如：矩形波、阶梯波、三角波、锯齿波脉冲单元电路：是脉冲信号产生和
脉冲信号波形变换的电路。脉冲电路的研究重点：波形分析。数字电路的研究重点：逻辑功能。获得脉冲波形的方法主要有两种：
1．利用脉冲振荡电路产生；2．是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换，使之符合系统的
要求。可对矩形波进行变换，常用的有微分电路、积分电路和脉冲分压器。图6-4微分电路1).微分电路可将矩
形波变换为尖峰波（条件RC＜＜tw）。由于电路的输出uO只反映输入波形uI的突变部分，故称为微分电路。2).积分电
路图6-5积分电路（b）可将矩形波变换为三角波。（条件RC＞＞tw）（c）输出波形uO的边沿变差了。
（如果RC＜＜tw，即不满足积分电路的条件）脉冲分压器为了实现脉冲信号的无畸变传输，需要采用脉冲分压器。
各种示波器的输入衰减器采用的就是这种脉冲分压器。只要满足条件C1R1=C2R2，则可实现脉冲信号的无畸变传输。3).
脉冲分压器在模拟电路中，常用电阻分压器来实现正弦波信号的无失真传输。但是，对脉冲信号的传输，不能采用简单的
电阻分压器，因为分布电容的影响，会使输出波形的边沿发生畸变。矩形波的主要参数：（1）脉冲幅度Um（2）脉冲
宽度tw（3）周期T（4）上升时间tr（5）下降时间tf（6）占空比q=tw
/T。通常q用百分比表示，如果q=50%，则称为对称方波。矩形波的参数描述(1)脉冲幅度：波形中电压幅度变化的最大值V
m0.1Vm0.9Vmtr(2)脉冲宽度：正脉冲TWH；负脉冲宽度TWL0.5VmTWHTWL(3)上升时间tr，
下降时间tftf(4)脉冲周期T：相邻两个脉冲间的时间间隔T(5)占空比q：正脉冲宽度与周期之比，q=Twh/T用
途广泛的数字—模拟混合集成电路。可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3个5KΩ的电阻分压器，故称555。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了应用。5.1555定时器各公司生产的555定时器的逻辑功能与外
引线排列都完全相同。?双极型产品CMOS产品单555型号的最后几位数码5557555双555型号的最后几位数码5
567556优点驱动能力较大低功耗、高输入阻抗电源电压工作范围5~16V3~18V负载电流可达200mA可达4
mAVCODISQAA5.1555定时器1.电路组成电阻分压器电压比较器缓冲器放电管T基本RS触
发器（b）外引线排列图VCODISQAA（1）电阻分压器：由3个5kΩ的电阻R组成，为电压比较器C1和C2提供基准电
压。（2）电压比较器C1和C2：当U＋＞U－时，UC输出高电平，反之则输出低电平。VCO为控制电压输入端：当VCO悬
空时，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC；当VCO＝UCO时，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCOTH称为高
触发端，该端电平高于2/3VCC时，Q=0TR称为低触发端，该端电平低于1/3VCC时，Q=1（3）基本RS触发器：其置0和
置1端为低电平有效触发。R是低电平有效的复位输入端。正常工作时，必须使R处于高电平。（4）放电管T：T是集电极开路的三极管。相
当于一个受控电子开关。输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。（5）缓冲器：缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能力。
2.工作原理当VCO端通过小电容接地时：VR1=2/3VCCVR2=1/3VCC当VCO端接电压源VCO时：V
R1=VCOVR2=1/2VCOVCODISQAAVCODISQAAVCO通过0.01uf电容接地2/3
Vcc当外加电压使VTH>2/3VccVTR>1/3Vcc时01Q=01T导通当外加电压使VTH<2/3VccV
TR<1/3Vcc时10Q=1当外加电压使VTH<2/3VccVTR>1/3Vcc时11Q保持0T截止T保持
保持1/3VccVTH>2/3VccVTR>1/3Vcc2.工作原理TH接至反相输入端，当TH＞UR1时，U
C1输出低电平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0）；TR接至同相输入端，当TR＜UR2时，UC2输出低电平，使触发
器置1，故称为低触发端（有效时置1）。555定时器的功能表主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波。特
点：⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。⑵电压传输特性特殊，电路有两
个转换电平（上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。5.2
施密特触发器1、555构成施密特触发器如果在UIC加上控制电压，则可以改变电路的UT+和UT－。（a
）电路（b）工作波形tVi
tQ保持保持>1/3Vcc<2/3Vcc截止1<1/3Vcc<2/3Vcc导通0>1/3Vcc>2/3V
cc导通0XXTQVI2VI1输出输入4.555构成施密特触发器（a）电路★Ui<1/3UCC。UT
H<2/3UCC、UTR<1/3UCC，Uo=1★Ui上升，1/3UCCTR>1/3UCC，Uo=1保持不变★Ui上升，2/3UCC1/3UCC，Uo=
0★Ui从峰值下降，1/3UCC1/3UCC，Uo=0保持
不变★Ui下降，Ui<1/3UCC。UTH<2/3UCC、UTR<1/3UCC，Uo=1（1）施密特触发器的状态变化由触发电
平决定。且VT+=2/3Vcc,VT-=1/3Vcc,回差电压ΔV=1/3Vcc。（2）若在5脚直接加控制电压Vco，则V
T+=Vco，VT-=1/2Vco，回差电压ΔV=1/2Vco。1/3VCC2/3VCCVoVi0传输特性
VOHVOLVT+VT—ΔVT集成施密特触发器的UT+和UT－的具体数值可从集成电路手册中查到。如CT74
132的UT+＝1.7V、UT－＝0.9V，所以，ΔUT＝UT+—UT－＝1.7V—0.9V＝0.8V。2、集成施密特触发器1)施密特反相器TTL的74LS14和CMOS的CC40106均为六施密特触发的反相器。下面以CC40106为例说明其功能。第十四章脉冲单元电路数字电路基础部电子技术教研室 |
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