EXIT
脉冲信号的产生与整形第 5 章 脉冲信号的产生与整形概 述
555 定时器及其应用本章小结
EXIT
脉冲信号的产生与整形主要要求：
了解脉冲信号产生与整形的方法。
了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。
5.1 概 述了解 施密特触发器和单稳态触发器的逻辑功能、工作特点和典型应用 。
EXIT
脉冲信号的产生与整形常用的有施密特触发器和单稳态触发器。
一、脉冲信号产生与整形的方法获取脉冲信号的方法脉冲信号产生与整形电路的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。
用多谐振荡器直接产生。
用 整形电路 对已有波形进行整形、变换。
施密特触发器 主要用以 将缓慢变化 或快速变化的非矩形脉冲变换 成陡峭的矩形脉冲。
单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。
用门电路构成。
用专用的集成电路。
用 555 定时器 构成。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
UOL
UOH
二、施密特触发器
(一 )施密特触发器的特性和符号
UT = UT+ - UT-回差电压施密特触发器工作特点
(1)允许输入 信号为 缓慢变化 的信号。
(2)有 两个阈值 电压。
(3)有两个稳态。
UT+O
uO
uIUT-
正向阈值电压负向阈值电压当 uI 从小增大时，
经过 UT+ 处才能使输出发生跃变。
当 uI从大减小时，经过 UT-处才能使输出发生跃变。
Schmitt Trigger
uOuI
具有施密特特性的与非门符号
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uI
t
uO
UT+
UT-
O t
(二 )施密特触发器应用举例波形变换 将三角波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。
UOH
UOL
uI > UT+ 后,uO = UOL,
只有当 uI下降到经过 UT-
时,uO 才会发生跃变。
uI < UT-后,uO = UOH只有当 uI 上升到经过 UT+时，
uO 才会发生跃变。
EXIT
脉冲信号的产生与整形脉冲整形 将受到干扰的或不符合边沿要求的信号整形成较好的矩形脉冲。
O
uI
t
O
uO
t
UT+
UT-
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uI
t
uO
UT+
UT-
O t
脉冲幅度鉴别鉴别并取出 幅度大于 UT+ 的脉冲。
UOL
UOH
EXIT
脉冲信号的产生与整形即距形脉冲产生电路,由于距形脉冲中含有丰富的谐波分量,故常称多谐振荡器 。(1)不需输入信号。(2)无稳定状态，只有两个 暂稳态 。
三、多谐振荡器
(一 )多谐振荡器的工作特点和符号通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，
从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。
G u
O
工作特点
Astable Multivibrator
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )对称多谐振荡器
uI1 C1
G1
uI2uO1 uOuO2
C2
G2
RF1 RF2
形成正反馈回路工作波形
O
uO2
t
O
uO1
t
UOH
UOL
UOH
UOL
uI2
UTH
O t
UTH
uI1
tO
输出波形合理取值,使 G1,G2 门工作在电压传输特性的转折区,使两个反相器都工作于放大状态。
通过 RC 电路的 充放电 作用自动控制 uI1,uI2 波形的变化，从而控制 G1,G2 门交替开通和关闭，
使电路输出周期性的矩形脉冲。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )对称 多谐振荡器
uI1 C1
G1
uI2uO1 uOuO2
C2
G2
RF1 RF2
振荡周期的估算取 RF1 = RF2 = RF,C1 = C2 = C，
UTH = 1.4 V,UOH = 3.6 V，
UOL = 0.3 V
则可输出占空比 50% 的矩形波。
T = 2tW?1.4 RFC
脉冲宽度工作波形
O
uO2
t
O
uO1
t
UOH
UOL
UOH
UOL
uI2
UTH
O t
UTH
uI1
tO
EXIT
脉冲信号的产生与整形
C
uO
uC
R
-
+
EN
(三 )施密特触发器组成的多谐振荡器设电容初始电压 uC(0) = 0。则接通电源后 uO 输出高电平 UOH，输出端通过 R 向电容 C 充电，使 uC 升高。
工作原理
EN = 0 时,uO = 1，多谐振荡器不工作；
EN = 1 时，不影响振荡器电路工作，下面分析时省略它。
0 U
OH
充电
O t
O
uO
t
UT+
UT-
UOL
UOH
UC
当 uC 上升到 UT+ 时，施密特触发器状态翻转,uO 跃变为低电平 UOL。
这时 C 经 R 和施密特触发器的输出电阻 RO 放电，使 uC 下降。
C 充电，使 uC 上升，
在到达 UT+ 之前 uO = UOH。
uC≥UT+ U
OL
u
三 施密特触发器组成的多谐振荡器当 uC 下降到 UT- 时，触发器又翻转,uO 重新跃变为高电平 UOH，
电路又充电。
≤ T- U
OH
充电
C 放电，使 uC 下降，在到达 UT- 之前 uO = UOL。
电容如此周而复始地充电和放电，电路便产生了振荡，输出周期性矩形波。
振荡频率与充放电元件值 R,C 及 VDD,UT+,UT- 有关。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
C1
G1
uO
C2
G2
RF
并联石英晶体多谐振荡器
(四 )石英晶体多谐振荡器 振荡频率稳定通常取 5 ~ 10 M?，使 G1
门工作在电压传输特性的转折区，使 G1 门放大工作。
选频和形成正反馈。
振荡频率?晶体频率采用 CMOS 门调节 C1 可微调振荡频率；
调节 C1,C2 比值可调节反馈系数。
改善输出波形的前沿和后沿，使输出较理想矩形波。
振荡产生电路
EXIT
脉冲信号的产生与整形四、单稳态触发器
(一 )工作特点与电路符号有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下，
电路将从稳态翻转到 暂稳态,经一段时间后，
电路又自动返回到原来的稳态。
工作特点暂稳态时间长短取决于电路本身的参数,与外加触发脉冲无关 。
monostable flip-flop
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发开始计算。
暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。
可重复触发型不可重复触发型
uOuI 1
uOuI
限定符号,1,
表示不可重复触发型单稳态触发器。
限定符号,,表示可重复触发型单稳态触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形下面通过工作波形的分析来说明可重复触发型和不可重复触发型触发器的区别。
单稳工作波形举例不可重复触发型单稳输出波形可重复触发型单稳输出波形输入波形
O
uI
t
O
uO
t
O
uO
t
tW
tW
tW
tW
暂稳态期间不能再次触发。
暂稳态期间能再次触发。其输出脉宽将在原暂稳态时间基础上再展宽 tW 。
触发脉冲到来时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态持续时间 tW 后重新自动回到稳态。
外触发脉冲未来时，输出为稳态。
EXIT
脉冲信号的产生与整形外接元件和连线少,触发方式灵活,既可用输入脉冲的正跃变触发,又可用负跃变触发,使用十分方便,而且工作稳定性好 。 因此应用很广泛 。
(二 )集成单稳态触发器
1,TTL 不可重复触发型单稳态触发器 CT74121 的逻辑符号有 3 个触发信号输入端,TR-A
和 TR-B 用负脉冲触发，
TR+ 用正脉冲触发。
有 2 个互补输出端
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
RI CX RX/CX
Rint Cext Rext/Cext
不可重复触发型单稳的限定符号外接定时元件端,×,号表示非逻辑连接，即没有任何逻辑信息的连接，例如外接 R,C 和 VCC 等。
EXIT
脉冲信号的产生与整形如何使用 Rint,Cext 和 Rext / Cext 端？
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
悬空不接 Cext Rext
VCC
一般接法
tW? 0.7 RextCext
通常取：
Rext = 2 ~ 40 k?，
Cext = 10 pF ~ 10?F。
当输出脉宽很小时，
可用内部电阻 Rint = 2 k?
取代 Rext,接法如下：
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
Cext+VCC
tW? 0.7 RintCext
EXIT
脉冲信号的产生与整形那么 CT74121 的触发信号应如何加呢？
通过对 CT74121 功能表的分析就可知道触发端的用法。
欲负脉冲触发，则将触发脉冲从 TR-A 或 TR-B
加入，而 TR+ 接 1。
欲正脉冲触发，则将触发脉冲从 TR+ 加入，而 TR-A
和 TR-B 至少有一接 0。
可见,CT74121 可 正脉冲 触发，也可 负脉冲 触发。
0×
×0
1
11
11
10×11
100××
1010×
101×0
QQTR+TR-BTR-A
输 出输 入
CT74121 的功能表负脉冲触发应用举例
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
+VCC
+VCC
正脉冲触发应用举例
RI CX RX/CX
uO
+VCC
uI
2,CT74121 逻辑功能的分析与应用
×
×
×
××
×
×
输 出输 入
EXIT
脉冲信号的产生与整形经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，
利用整形可使其变成符合要求的波形。
(三 )
2,脉冲定时
1,脉冲整形因此，利用单稳态触发器可以控制门开通与否以及开通多长时间。
uA
uB
uC
uO
G
单稳态触发器组成的定时电路和工作波形
uA
uC
uB
uO
门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。
tW
uC 为与门 G 开通与否的控制信号。
uC = 1，门 G 开通，信号 uB 通过门 G 输出；
uC = 0，门 G 关闭,uB 不能输出。
EXIT
脉冲信号的产生与整形若已知 Rext = 10 k?,Cext = 1?F
则可得 tW? 0.7 RextCext = 7 ms
RI CX RX/CX
Q
+VCC
uI
RextCext
Q
O
uI
t
O
uO
t
脉冲展宽电路和工作波形
3,脉冲展宽
tW
接成正脉冲触发方式将窄脉冲展宽成宽度为 tW 的脉冲
EXIT
脉冲信号的产生与整形掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法。
主要要求：
了解 555 定时器的电路结构,掌握其符号和功能。
5.2 555 定时器及其应用
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器简介
555 定时器是一种结构简单,使用方便灵活,用途广泛的多功能电路 。 它电源电压范围宽 (双极型 555 定时器为 5 ~ 16 V,CMOS 555 定时器为 3 ~ 18 V),可提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平,还 可输出一定功率,驱动微电机,指示灯,扬声器等 。
TTL 单定时器型号 的最后 3 位数字 为 555,双定时器的为 556； CMOS 单定时器 的最后 4 位数 为 7555，
双定时器的为 7556。
一,555 定时器的工作原理和逻辑功能
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的电路结构与符号
C1
C2
G3
Q
Q
G1
G2
R
S
V R
5 k?
5 k?
5 k?
UR1
UR2
GND
VCC RD
OUT
CO
555
TH
TR
DIS
电路符号
6
2
7
1
5
3
8 4
3OUT
输出端
8
VCC
电源端
4
RD
直接置 0端
DIS 7放电端
TH 6阈值输入端
TR 2触发输入端
CO 5控制电压输入端
GND
1
接地端集电极开路输出端构成 电阻分压器,为比较器
C1,C2 提供两个参考电压，
UR1 = 2/3VCC，
UR2 = 1/3VCC。
输出缓冲器
OUT = Q
构成 基本 RS 触发器,决定电路输出。
放电管,其输入为
Q，输出为开路集电极。
Q
构成 电压比较器,比较 TH
与 UR1 和 TR 与
UR2 的大小。
定时器的电路结构与符号
1
2
G3
Q
Q
G1
G2
R
S
R
5
5
5
R1
R2
3 OUT
输出端
8
CC
电源端
4
RD
直接置 0端
I放电端阈值输入端触发输入端控制电压输入端
GND
1
接地端
Q
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能
1
0
1导通定时器 5G555 的功能表不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
直接置 0 端 RD 低电平有效,优先级最高 。
不用时应使其为 1。
EXIT
脉冲信号的产生与整形不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
0
1导通
0
1
1
0
555 定时器的工作原理与逻辑功能
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
1
0截止
1
0
0
1
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
1
1
EXIT
脉冲信号的产生与整形简化功能表不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUTRD
输 出输 入
TRTH
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
使用要点
(1)RD 低电平有效,优先级最高，
不用时应接高电平。
通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，
将其通过 0.01?F 电容接地。
(3)TR 低电平有效,TH 高电平有效，因此,TH 加低电平、
TR 加高电平时为非有效电平，电路状态不变。
(4)输出 0 时,Q= 1，因此 V导通；输出 1时,Q= 0，故 V截止。
(5)注意：① TH电平高低是与 2/3VCC 相比较,TR电平高低是与
1/3VCC 相比较。 ② 若控制输入端 CO加输入电压 uCO,则 UR1 = uCO
UR2 = uCO/2，故 TH和 TR电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2。
(2)TH 和 TR 均为高电平时输出
0，均为低电平时输出 1。
EXIT
脉冲信号的产生与整形二,用 555 定时器组成施密特触发器
0
uO
uI
UOL
1/3VCC 2/3VCC
UOH
当 TH=TR=uI>2/3VCC时电压传输特性为反相输出的滞回特性
uI uO
当 TH=TR=uI<1/3VCC时当 1/3VCC < TH TR=uI<2/3VCC时当 uI<1/3VCC时当 uI由高电平逐渐下降，
且 1/3VCC <uI<1/3VCC时不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUTRD
输 出输 入
TRTH
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
UT+ = 2/3 VCC
UT- = 1/3 VCC
UT = UT+ - UT- = 1/3 VCC
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uO/V
t
[例 ] 试对应输入波形画出 下图中输出 波形。
1
8 4
3
5
555
7
+12V
0.01?F
uI uO
2
6
0
uI/V
t
2
4
6
8
10TH
TR
UT+
UT-
a
b
c
d
e
f
UOH解,UT+ = 2/3 VCC = 8 V
UT- = 1/3 VCC = 4 V
因此可画出输出波形为电路构成反相输出的施密特触发器
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555
TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R
C
uI uO
uC
-
+
三,用 555 定时器组成单稳态触发器
(一 )电路结构
R,C 为定时元件
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
1,稳定状态接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，
使 uC 上升。
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
该电路 触发信号为负脉冲,不加触发信号时,uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。
当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足
TR = uI > 1/3 VCC,TH = uI ≥ 2/3 VCC,因此 uO 为低电平,V 导通，电容 C 经放电管 V 迅速放电完毕,uC? 0 V。
这时 TR = UIH > 1/3 VCC，
TH = uC? 0 < 2/3 VCC,uO 保持低电平不变。因此,稳态时
uC? 0 V,uO 为低电平。
充电 工作原理导通放电
V
0V U
OLUIH
EXIT
脉冲信号的产生与整形
2,触发进入暂稳态
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
当输入 uI 由高电平跃变为低电平
(应 < 1/3 VCC )时，使 TR = UIL<1/3 VCC而
TH = uC? 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态,这时放电管 V
截止,VCC 又经 R 向 C 充电,uC上升 。
UIL UOH
充电
EXIT
脉冲信号的产生与整形
3,自动返回稳定状态
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
2,触发进入暂稳态
UIH UOL
TH≥2/3 VCC
放电
V
当输入 uI 由高电平跃变为低电平
(应 < 1/3 VCC)时，使 TR = UIL<1/3 VCC 而
TH = uC? 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态,这时放电管 V
截止,VCC 又经 R 向 C 充电,uC上升 。这时 uI 必须已恢复为高电平当 uC 上升到 uC ≥2/3 VCC 时,
TH = uC ≥2/3VCC，而 TR = uI =
UIH(> 1/3 VCC )，因此 uO 重新跃变为低电平。 同时，放电管导通,C
经 V 迅速放电 uC?0 V,放电完毕后，电路返回稳态。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
[例 ] 用上述单稳态电路输出定时时间为 1 s 的 正脉冲,R = 27 k?，
试确定定时元件 C 的取值。
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件 R,C。
该单稳态触发器为不可重复触发器，
且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。
解,因为 tWO?1.1 RC
故可取标称值 33?F。
F3 3,7k271.1 S11.1 WO RtC
估算公式 tWO? 1.1 RC
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R1
C
uO
uC
-
+
R2
四、用 555
(一 )电路结构
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
充电
UOH
TH = TR = uC 很小
Ⅰ
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
工作原理
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
UOL
TH= TR≥ 2/3 VCC
当 uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3
VCC 时,uO 跃变为低电平,同时放电管
V 导通,C 经 R2 和 V 放电,uC下降,
电路进入 暂稳态 Ⅱ 。
工作原理
Ⅱ
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
放电
EXIT
脉冲信号的产生与整形当 uC 下降到 TH = TR = uC ≤1/3
VCC 时,uO 重新跃变为高电平,同时放电管 V 截止,C 又被 充电,uC上升,
电路又 返回到暂稳态 Ⅰ 。
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
TH=TR≤1/3VCC
Ⅰ
工作原理当 uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3
VCC时,uO 跃变为低电平,同时放电管
V 导通,C 经 R2 和 V 放电,uC 下降,
电路进入 暂稳态 Ⅱ 。
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算电容 C 如此循环充电和放电，
使电路产生振荡，输出矩形脉冲。
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
周期与占空比估算
tWH? 0.7 (R1 + R2)C
tWL? 0.7 R2C
T = tWH + tWL? 0.7 (R1 + 2R2)C
21
21 W H
2 RR
RR
T
tq
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R1
C
+R
2
RP1
RP2[例 ] 指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？ 若原来无声,如何调节才能鸣响？
欲提高音调,又该如何调节？
解：
R1,R2,RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节
RP1 可调节音调高低。
欲提高音调，则应减小 RP1,因此触头应下移。
调节 RP2 可控制 RD 为 0 或 1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。
调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使 RD = 1，使扬声器鸣响。
EXIT
脉冲信号的产生与整形本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路,可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲 。
施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，
有两个不同的触发电平。
施密特触发器 可将任意波形变换 成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。 施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或 采用 555 定时器构成施密特触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。
其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R,C 定时元件的数值，与输入信号没有关系。 输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、
C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
单稳态触发器 可将输入的触发脉冲变换 为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲,因此,常用于脉冲的定时,整形和展宽等 。
实用中，常选用集成单稳态触发器或 采用 555 定时器构成单稳态触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形在振荡频率稳定度要求很高的情况下，
可采用石英晶体振荡器。
多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。 改变 R,C
定时元件数值的大小，可调节振荡频率。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。 此外，它还可组成其它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、
灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，
因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。
除 555 单定时器外，还有双定时器 556、
四定时器 558 等。
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为
G u
O
可重复触发型不可重复触发型
uOuI 1
uOuI
uOuI
单稳态触发器具有施密特特性的与非门符号多谐振荡器
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为
555 定时器构成的施密特触发器
555 定时器构成的单稳态触发器
555 定时器构成的多谐振荡器
脉冲信号的产生与整形第 5 章 脉冲信号的产生与整形概 述
555 定时器及其应用本章小结
EXIT
脉冲信号的产生与整形主要要求：
了解脉冲信号产生与整形的方法。
了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。
5.1 概 述了解 施密特触发器和单稳态触发器的逻辑功能、工作特点和典型应用 。
EXIT
脉冲信号的产生与整形常用的有施密特触发器和单稳态触发器。
一、脉冲信号产生与整形的方法获取脉冲信号的方法脉冲信号产生与整形电路的实现是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。
用多谐振荡器直接产生。
用 整形电路 对已有波形进行整形、变换。
施密特触发器 主要用以 将缓慢变化 或快速变化的非矩形脉冲变换 成陡峭的矩形脉冲。
单稳态触发器 主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。
用门电路构成。
用专用的集成电路。
用 555 定时器 构成。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
UOL
UOH
二、施密特触发器
(一 )施密特触发器的特性和符号
UT = UT+ - UT-回差电压施密特触发器工作特点
(1)允许输入 信号为 缓慢变化 的信号。
(2)有 两个阈值 电压。
(3)有两个稳态。
UT+O
uO
uIUT-
正向阈值电压负向阈值电压当 uI 从小增大时，
经过 UT+ 处才能使输出发生跃变。
当 uI从大减小时，经过 UT-处才能使输出发生跃变。
Schmitt Trigger
uOuI
具有施密特特性的与非门符号
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uI
t
uO
UT+
UT-
O t
(二 )施密特触发器应用举例波形变换 将三角波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。
UOH
UOL
uI > UT+ 后,uO = UOL,
只有当 uI下降到经过 UT-
时,uO 才会发生跃变。
uI < UT-后,uO = UOH只有当 uI 上升到经过 UT+时，
uO 才会发生跃变。
EXIT
脉冲信号的产生与整形脉冲整形 将受到干扰的或不符合边沿要求的信号整形成较好的矩形脉冲。
O
uI
t
O
uO
t
UT+
UT-
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uI
t
uO
UT+
UT-
O t
脉冲幅度鉴别鉴别并取出 幅度大于 UT+ 的脉冲。
UOL
UOH
EXIT
脉冲信号的产生与整形即距形脉冲产生电路,由于距形脉冲中含有丰富的谐波分量,故常称多谐振荡器 。(1)不需输入信号。(2)无稳定状态，只有两个 暂稳态 。
三、多谐振荡器
(一 )多谐振荡器的工作特点和符号通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，
从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。
G u
O
工作特点
Astable Multivibrator
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )对称多谐振荡器
uI1 C1
G1
uI2uO1 uOuO2
C2
G2
RF1 RF2
形成正反馈回路工作波形
O
uO2
t
O
uO1
t
UOH
UOL
UOH
UOL
uI2
UTH
O t
UTH
uI1
tO
输出波形合理取值,使 G1,G2 门工作在电压传输特性的转折区,使两个反相器都工作于放大状态。
通过 RC 电路的 充放电 作用自动控制 uI1,uI2 波形的变化，从而控制 G1,G2 门交替开通和关闭，
使电路输出周期性的矩形脉冲。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )对称 多谐振荡器
uI1 C1
G1
uI2uO1 uOuO2
C2
G2
RF1 RF2
振荡周期的估算取 RF1 = RF2 = RF,C1 = C2 = C，
UTH = 1.4 V,UOH = 3.6 V，
UOL = 0.3 V
则可输出占空比 50% 的矩形波。
T = 2tW?1.4 RFC
脉冲宽度工作波形
O
uO2
t
O
uO1
t
UOH
UOL
UOH
UOL
uI2
UTH
O t
UTH
uI1
tO
EXIT
脉冲信号的产生与整形
C
uO
uC
R
-
+
EN
(三 )施密特触发器组成的多谐振荡器设电容初始电压 uC(0) = 0。则接通电源后 uO 输出高电平 UOH，输出端通过 R 向电容 C 充电，使 uC 升高。
工作原理
EN = 0 时,uO = 1，多谐振荡器不工作；
EN = 1 时，不影响振荡器电路工作，下面分析时省略它。
0 U
OH
充电
O t
O
uO
t
UT+
UT-
UOL
UOH
UC
当 uC 上升到 UT+ 时，施密特触发器状态翻转,uO 跃变为低电平 UOL。
这时 C 经 R 和施密特触发器的输出电阻 RO 放电，使 uC 下降。
C 充电，使 uC 上升，
在到达 UT+ 之前 uO = UOH。
uC≥UT+ U
OL
u
三 施密特触发器组成的多谐振荡器当 uC 下降到 UT- 时，触发器又翻转,uO 重新跃变为高电平 UOH，
电路又充电。
≤ T- U
OH
充电
C 放电，使 uC 下降，在到达 UT- 之前 uO = UOL。
电容如此周而复始地充电和放电，电路便产生了振荡，输出周期性矩形波。
振荡频率与充放电元件值 R,C 及 VDD,UT+,UT- 有关。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
C1
G1
uO
C2
G2
RF
并联石英晶体多谐振荡器
(四 )石英晶体多谐振荡器 振荡频率稳定通常取 5 ~ 10 M?，使 G1
门工作在电压传输特性的转折区，使 G1 门放大工作。
选频和形成正反馈。
振荡频率?晶体频率采用 CMOS 门调节 C1 可微调振荡频率；
调节 C1,C2 比值可调节反馈系数。
改善输出波形的前沿和后沿，使输出较理想矩形波。
振荡产生电路
EXIT
脉冲信号的产生与整形四、单稳态触发器
(一 )工作特点与电路符号有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下，
电路将从稳态翻转到 暂稳态,经一段时间后，
电路又自动返回到原来的稳态。
工作特点暂稳态时间长短取决于电路本身的参数,与外加触发脉冲无关 。
monostable flip-flop
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发开始计算。
暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。
可重复触发型不可重复触发型
uOuI 1
uOuI
限定符号,1,
表示不可重复触发型单稳态触发器。
限定符号,,表示可重复触发型单稳态触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形下面通过工作波形的分析来说明可重复触发型和不可重复触发型触发器的区别。
单稳工作波形举例不可重复触发型单稳输出波形可重复触发型单稳输出波形输入波形
O
uI
t
O
uO
t
O
uO
t
tW
tW
tW
tW
暂稳态期间不能再次触发。
暂稳态期间能再次触发。其输出脉宽将在原暂稳态时间基础上再展宽 tW 。
触发脉冲到来时，输出翻转为暂稳态，经暂稳态持续时间 tW 后重新自动回到稳态。
外触发脉冲未来时，输出为稳态。
EXIT
脉冲信号的产生与整形外接元件和连线少,触发方式灵活,既可用输入脉冲的正跃变触发,又可用负跃变触发,使用十分方便,而且工作稳定性好 。 因此应用很广泛 。
(二 )集成单稳态触发器
1,TTL 不可重复触发型单稳态触发器 CT74121 的逻辑符号有 3 个触发信号输入端,TR-A
和 TR-B 用负脉冲触发，
TR+ 用正脉冲触发。
有 2 个互补输出端
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
RI CX RX/CX
Rint Cext Rext/Cext
不可重复触发型单稳的限定符号外接定时元件端,×,号表示非逻辑连接，即没有任何逻辑信息的连接，例如外接 R,C 和 VCC 等。
EXIT
脉冲信号的产生与整形如何使用 Rint,Cext 和 Rext / Cext 端？
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
悬空不接 Cext Rext
VCC
一般接法
tW? 0.7 RextCext
通常取：
Rext = 2 ~ 40 k?，
Cext = 10 pF ~ 10?F。
当输出脉宽很小时，
可用内部电阻 Rint = 2 k?
取代 Rext,接法如下：
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
Cext+VCC
tW? 0.7 RintCext
EXIT
脉冲信号的产生与整形那么 CT74121 的触发信号应如何加呢？
通过对 CT74121 功能表的分析就可知道触发端的用法。
欲负脉冲触发，则将触发脉冲从 TR-A 或 TR-B
加入，而 TR+ 接 1。
欲正脉冲触发，则将触发脉冲从 TR+ 加入，而 TR-A
和 TR-B 至少有一接 0。
可见,CT74121 可 正脉冲 触发，也可 负脉冲 触发。
0×
×0
1
11
11
10×11
100××
1010×
101×0
QQTR+TR-BTR-A
输 出输 入
CT74121 的功能表负脉冲触发应用举例
RI CX RX/CX
TR+
TR-B
TR-A
Q
Q
+VCC
+VCC
正脉冲触发应用举例
RI CX RX/CX
uO
+VCC
uI
2,CT74121 逻辑功能的分析与应用
×
×
×
××
×
×
输 出输 入
EXIT
脉冲信号的产生与整形经过长距离传输后，脉冲信号的边沿会变差或波形上叠加某些干扰，
利用整形可使其变成符合要求的波形。
(三 )
2,脉冲定时
1,脉冲整形因此，利用单稳态触发器可以控制门开通与否以及开通多长时间。
uA
uB
uC
uO
G
单稳态触发器组成的定时电路和工作波形
uA
uC
uB
uO
门的定时时间即为单稳态触发器的暂稳态持续时间。
tW
uC 为与门 G 开通与否的控制信号。
uC = 1，门 G 开通，信号 uB 通过门 G 输出；
uC = 0，门 G 关闭,uB 不能输出。
EXIT
脉冲信号的产生与整形若已知 Rext = 10 k?,Cext = 1?F
则可得 tW? 0.7 RextCext = 7 ms
RI CX RX/CX
Q
+VCC
uI
RextCext
Q
O
uI
t
O
uO
t
脉冲展宽电路和工作波形
3,脉冲展宽
tW
接成正脉冲触发方式将窄脉冲展宽成宽度为 tW 的脉冲
EXIT
脉冲信号的产生与整形掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法。
主要要求：
了解 555 定时器的电路结构,掌握其符号和功能。
5.2 555 定时器及其应用
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器简介
555 定时器是一种结构简单,使用方便灵活,用途广泛的多功能电路 。 它电源电压范围宽 (双极型 555 定时器为 5 ~ 16 V,CMOS 555 定时器为 3 ~ 18 V),可提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平,还 可输出一定功率,驱动微电机,指示灯,扬声器等 。
TTL 单定时器型号 的最后 3 位数字 为 555,双定时器的为 556； CMOS 单定时器 的最后 4 位数 为 7555，
双定时器的为 7556。
一,555 定时器的工作原理和逻辑功能
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的电路结构与符号
C1
C2
G3
Q
Q
G1
G2
R
S
V R
5 k?
5 k?
5 k?
UR1
UR2
GND
VCC RD
OUT
CO
555
TH
TR
DIS
电路符号
6
2
7
1
5
3
8 4
3OUT
输出端
8
VCC
电源端
4
RD
直接置 0端
DIS 7放电端
TH 6阈值输入端
TR 2触发输入端
CO 5控制电压输入端
GND
1
接地端集电极开路输出端构成 电阻分压器,为比较器
C1,C2 提供两个参考电压，
UR1 = 2/3VCC，
UR2 = 1/3VCC。
输出缓冲器
OUT = Q
构成 基本 RS 触发器,决定电路输出。
放电管,其输入为
Q，输出为开路集电极。
Q
构成 电压比较器,比较 TH
与 UR1 和 TR 与
UR2 的大小。
定时器的电路结构与符号
1
2
G3
Q
Q
G1
G2
R
S
R
5
5
5
R1
R2
3 OUT
输出端
8
CC
电源端
4
RD
直接置 0端
I放电端阈值输入端触发输入端控制电压输入端
GND
1
接地端
Q
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能
1
0
1导通定时器 5G555 的功能表不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
直接置 0 端 RD 低电平有效,优先级最高 。
不用时应使其为 1。
EXIT
脉冲信号的产生与整形不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
0
1导通
0
1
1
0
555 定时器的工作原理与逻辑功能
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
1
0截止
1
0
0
1
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器的工作原理与逻辑功能不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUT =
Q
RDTRTH
输 出输 入
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
定时器 5G555 的功能表
1
1
EXIT
脉冲信号的产生与整形简化功能表不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUTRD
输 出输 入
TRTH
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
使用要点
(1)RD 低电平有效,优先级最高，
不用时应接高电平。
通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，
将其通过 0.01?F 电容接地。
(3)TR 低电平有效,TH 高电平有效，因此,TH 加低电平、
TR 加高电平时为非有效电平，电路状态不变。
(4)输出 0 时,Q= 1，因此 V导通；输出 1时,Q= 0，故 V截止。
(5)注意：① TH电平高低是与 2/3VCC 相比较,TR电平高低是与
1/3VCC 相比较。 ② 若控制输入端 CO加输入电压 uCO,则 UR1 = uCO
UR2 = uCO/2，故 TH和 TR电平高低的比较值将变成 uCO 和 uCO/2。
(2)TH 和 TR 均为高电平时输出
0，均为低电平时输出 1。
EXIT
脉冲信号的产生与整形二,用 555 定时器组成施密特触发器
0
uO
uI
UOL
1/3VCC 2/3VCC
UOH
当 TH=TR=uI>2/3VCC时电压传输特性为反相输出的滞回特性
uI uO
当 TH=TR=uI<1/3VCC时当 1/3VCC < TH TR=uI<2/3VCC时当 uI<1/3VCC时当 uI由高电平逐渐下降，
且 1/3VCC <uI<1/3VCC时不变不变1
截止11
导通01
导通00
V 状态OUTRD
输 出输 入
TRTH
× ×
CC3
2V?
CC3
2V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
1V?
CC3
2V?
UT+ = 2/3 VCC
UT- = 1/3 VCC
UT = UT+ - UT- = 1/3 VCC
EXIT
脉冲信号的产生与整形
O
uO/V
t
[例 ] 试对应输入波形画出 下图中输出 波形。
1
8 4
3
5
555
7
+12V
0.01?F
uI uO
2
6
0
uI/V
t
2
4
6
8
10TH
TR
UT+
UT-
a
b
c
d
e
f
UOH解,UT+ = 2/3 VCC = 8 V
UT- = 1/3 VCC = 4 V
因此可画出输出波形为电路构成反相输出的施密特触发器
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555
TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R
C
uI uO
uC
-
+
三,用 555 定时器组成单稳态触发器
(一 )电路结构
R,C 为定时元件
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
1,稳定状态接通电源后 VCC 经 R 向 C 充电，
使 uC 上升。
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
该电路 触发信号为负脉冲,不加触发信号时,uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。
当 uC ≥ 2/3 VCC 时，满足
TR = uI > 1/3 VCC,TH = uI ≥ 2/3 VCC,因此 uO 为低电平,V 导通，电容 C 经放电管 V 迅速放电完毕,uC? 0 V。
这时 TR = UIH > 1/3 VCC，
TH = uC? 0 < 2/3 VCC,uO 保持低电平不变。因此,稳态时
uC? 0 V,uO 为低电平。
充电 工作原理导通放电
V
0V U
OLUIH
EXIT
脉冲信号的产生与整形
2,触发进入暂稳态
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
当输入 uI 由高电平跃变为低电平
(应 < 1/3 VCC )时，使 TR = UIL<1/3 VCC而
TH = uC? 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态,这时放电管 V
截止,VCC 又经 R 向 C 充电,uC上升 。
UIL UOH
充电
EXIT
脉冲信号的产生与整形
3,自动返回稳定状态
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
2,触发进入暂稳态
UIH UOL
TH≥2/3 VCC
放电
V
当输入 uI 由高电平跃变为低电平
(应 < 1/3 VCC)时，使 TR = UIL<1/3 VCC 而
TH = uC? 0 V < 2/3 VCC，因此 uO 跃变为高电平，进入暂稳态,这时放电管 V
截止,VCC 又经 R 向 C 充电,uC上升 。这时 uI 必须已恢复为高电平当 uC 上升到 uC ≥2/3 VCC 时,
TH = uC ≥2/3VCC，而 TR = uI =
UIH(> 1/3 VCC )，因此 uO 重新跃变为低电平。 同时，放电管导通,C
经 V 迅速放电 uC?0 V,放电完毕后，电路返回稳态。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
[例 ] 用上述单稳态电路输出定时时间为 1 s 的 正脉冲,R = 27 k?，
试确定定时元件 C 的取值。
(二 )工作原理、工作波形与参数估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH t
WO
CC3
2V
O t
UIH
CC3
1V
uI t
WI
VCC
输出脉冲宽度 tW 即为暂稳态维持时间，主要取决于充放电元件 R,C。
该单稳态触发器为不可重复触发器，
且要求输入脉宽 tWI 小于输出脉宽 tWO 。
解,因为 tWO?1.1 RC
故可取标称值 33?F。
F3 3,7k271.1 S11.1 WO RtC
估算公式 tWO? 1.1 RC
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R1
C
uO
uC
-
+
R2
四、用 555
(一 )电路结构
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
充电
UOH
TH = TR = uC 很小
Ⅰ
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
工作原理
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
UOL
TH= TR≥ 2/3 VCC
当 uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3
VCC 时,uO 跃变为低电平,同时放电管
V 导通,C 经 R2 和 V 放电,uC下降,
电路进入 暂稳态 Ⅱ 。
工作原理
Ⅱ
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
放电
EXIT
脉冲信号的产生与整形当 uC 下降到 TH = TR = uC ≤1/3
VCC 时,uO 重新跃变为高电平,同时放电管 V 截止,C 又被 充电,uC上升,
电路又 返回到暂稳态 Ⅰ 。
(二 )工作原理、工作波形与周期估算
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
TH=TR≤1/3VCC
Ⅰ
工作原理当 uC 上升到 TH = TR = uC ≥ 2/3
VCC时,uO 跃变为低电平,同时放电管
V 导通,C 经 R2 和 V 放电,uC 下降,
电路进入 暂稳态 Ⅱ 。
接通 VCC 后,开始时 TH = TR = uC
0,uO 为高电平,放电管截止,VCC
经 R1,R2 向 C 充电,uC上升,这时电路 处于暂稳态 Ⅰ 。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
(二 )工作原理、工作波形与周期估算电容 C 如此循环充电和放电，
使电路产生振荡，输出矩形脉冲。
uC
O t
O
uO
t
UOL
UOH
ⅡⅠ
tWH tWL
CC3
2V
CC3
1V
ⅠⅠ Ⅱ
周期与占空比估算
tWH? 0.7 (R1 + R2)C
tWL? 0.7 R2C
T = tWH + tWL? 0.7 (R1 + 2R2)C
21
21 W H
2 RR
RR
T
tq
EXIT
脉冲信号的产生与整形
GND
VCC RD
OUT
CO
555TH
TR
DIS
VCC
0.01?F
R1
C
+R
2
RP1
RP2[例 ] 指出右图中控制扬声器鸣响与否和调节音调高低的分别是哪个电位器？ 若原来无声,如何调节才能鸣响？
欲提高音调,又该如何调节？
解：
R1,R2,RP1 和 C 共同构成定时元件，因此调节
RP1 可调节音调高低。
欲提高音调，则应减小 RP1,因此触头应下移。
调节 RP2 可控制 RD 为 0 或 1，从而控制振荡器工作与否，因此能控制扬声器鸣响与否。
调节 RP2 使触头左移至适当位置，可使 RD = 1，使扬声器鸣响。
EXIT
脉冲信号的产生与整形本章小结施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路,可将输入的周期信号整形成符合要求的同周期矩形脉冲 。
施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，
有两个不同的触发电平。
施密特触发器 可将任意波形变换 成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。 施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器或 采用 555 定时器构成施密特触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。
其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 R,C 定时元件的数值，与输入信号没有关系。 输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、
C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。
单稳态触发器 可将输入的触发脉冲变换 为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲,因此,常用于脉冲的定时,整形和展宽等 。
实用中，常选用集成单稳态触发器或 采用 555 定时器构成单稳态触发器。
EXIT
脉冲信号的产生与整形在振荡频率稳定度要求很高的情况下，
可采用石英晶体振荡器。
多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。 改变 R,C
定时元件数值的大小，可调节振荡频率。
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。 此外，它还可组成其它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、
灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，
因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。
除 555 单定时器外，还有双定时器 556、
四定时器 558 等。
EXIT
脉冲信号的产生与整形单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为
G u
O
可重复触发型不可重复触发型
uOuI 1
uOuI
uOuI
单稳态触发器具有施密特特性的与非门符号多谐振荡器
EXIT
脉冲信号的产生与整形
555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为
555 定时器构成的施密特触发器
555 定时器构成的单稳态触发器
555 定时器构成的多谐振荡器
