1
第七章 脉冲信号的产生和变换第一节 概述一、脉冲信号及脉冲电路二、矩形波参数
1.脉冲幅度 Um
2.上升时间 tr
3.下降时间 tf
2
4.脉冲宽度 tw
5.脉冲周期 T
6.脉冲频率 f=1/T
7.占空比 q=tw/T
3
图 7.1.1 常见脉冲波形
4
tr
0.9Um
0.5Um
0.1Um
tf
tW
T
Um
5
P1
△ U
P2
图 7.1.2 矩形脉冲的参数
6
第二节 集成定时器一,555定时器的结构
1.组成
2.各引脚功能
(1) 1脚 — 接地端
(2) 2脚 — 低触发输入端（触发输入端）
分压器，电压比较器，基本 SREF，集电极开路输出的放电三极管。
7
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
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B
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F i l e,H,\ 数电插图 \ 第七章 \ 第七章 D r a w n B y:
+
-
-
+
C1
C2
高触发输入端
( 阀值输入 T H )
控制电压输入端低触发输入端
( 触发输入 T R )
6
5
2
8
1
5 k Ω
5 k Ω
G N D
T
Q
Q
R
S
R
R D
Q 输出端放电端直 接 置,0,端
4
D IS
(a ) 结构原理图
3
7
V
CC
D
8
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
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B
D a t e,1 5- A pr - 2 0 02 S he e t o f
F i l e,H,\数电插图 \第七章 \第七章 d db D r a w n B y:
5 5 5
(b ) 管脚图
1 2 3 4
5678
图 7.2.1 555定时器
9
① 接 UREF,则高触发电平、低触发电平分别为
R E FR E F UU 2
1、
② 不接 UREF,则高、低触发电平分别为
CCCC VV 3
1
3
2,
(3) 3脚 — 输出端
(4) 4脚 — 直接置 0端
(5) 5脚 — 电压控制端 UIC
10
(6) 6脚 — 高触发输入端（阈值输入端）
(7) 7脚 — 放电端
(8) 8脚 — 电源端二、功能分析
1.当 RD=0时,Q=0,T导通
2.当 RD=1时
。；,0,32131)1( 62 RVUSVU CCCC
Q=1,T截止
11
。；,0,32031)2( 62 RVUSVU CCCC
Q,T保持
。；,1,32031)3( 62 RVUSVU CCCC
Q=0,T导通
。；,1,32131)4( 62 RVUSVU CCCC
不允许
12
RD
(4端 )
低触发输入
TR(u2)
高触发输入
TH(u6)
SRFF
S R
输出
Q(u3)
放电端
DIS(7端 )
0 φ φ φ φ 0 导通
1 1 0 1 截止
1 0 0 不变 不变
1 0 1 0 导通
1 1 1 × ×
ccV3
1?
ccV3
1?
ccV3
1?
ccV3
1?
ccV3
2?
ccV3
2?
ccV3
2?
ccV3
2?
表 7.2.1 555定时器功能表
13
第三节 555定时器应用一、自激多谐振荡器
1.多 谐振荡器一定频率和一定脉冲宽度的矩形波产生电路。
2.工作原理
① 刚接通电源时：
1100 oC uSRVu,，，则；第一暂稳态
14
TPH
TPL
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
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B
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F i l e,H,\数电插图 \第七章 \第七章 d db D r a w n B y:
8 4
7
6
2 5 1
5 5 5
3
Q
R
V
R
C
cc
u
u
A
B
( a) 电路
C
O
t5 t
VCC
uC
CCV3
1
CCV3
2
O
O
t
t1 t2 t3 t4
uO
(b)工作波形图 7.3.1定时器构成的多谐振荡器
15
② 充电阶段：；第一暂稳态
1)0(1032 oCCC uSRVu,或，，则
00132 oCCC uSRVu,，，则；第二暂稳态
16
③ 放电阶段：；第二暂稳态
00)1(031 oCCC uSRVu,，或，则
11031 oCCC uSRVu,，，则；第一暂稳态
17
3.矩形波参数
CRRT BAPH )(7.0
CRT BPL 7.0
CRR BAH )(;?
CR BL;
CRRTTT BAPLPH )2(7.0
BA
BA
PLPH
PHW
RR
RR
TT
T
T
tq
2?

18
4.占空比可变的多谐振荡器
CRT APH 7.0
CRT BPL 7.0
CRRTTT BAPLPH )(7.0
BA
A
PLPH
PHW
RR
R
TT
T
T
tq

19
图 7.3.2 占空比可调的多谐振荡器
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
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B
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F i l e,H,\ 数电插图 \ 第七章 \ 第七章 d db D r a w n B y:
1
2
3
4
5
6
7
8
0,01u F
1k Ω
10 k Ω
1k Ω
R
R
C
D
D
555
V
cc
A
B 1
2
u
O
20
例 试用 555定时器设计一个振荡周期为 1秒，输出脉冲占空比 q=2/3的多谐振荡器。（取
C=10?F）
解：
由于 C=10?F，
得：由 322
BA
BA
RR
RRq
BA RR?
得：由 1)2(7.0 CRRT BA11.2CR A
KRR BA 48所以电路图如下所示。
21
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
T i t l e
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B
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F i l e,H,\ 数电插图 \ 第七章 \ 第七章 d db D r a w n B y:
1
2
3
4
5
6
7
8
0,01u F
47 k Ω
2k Ω
47 k Ω
R
R
C
555
V
cc
A
B
u
O
10 uF
22
二、施密特触发器
1.施密特触发器（ Schmitt Trigger）
(1)性能上有两个重要的特点
① 输出信号从低电平上升到高电平时的转换电平和从高电平下降到低电平时的转换电平不同 ;
② 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
23
(2)分类及电压传输特性、符号
① 分类施密特缓冲器、施密特反相器
② 电压传输特性、符号
UT-一般为 0.8V,UT+一般为 1.6V。
△ UT=UT+－ UT- — 回差
24
uO
H
L
O UT- UT+ u
I
(a)施密特反相器的电压传输特性与符号
25
UT+UT-
H
L
(b)施密特缓冲器的电压传输特性与符号
uO
O u
I
uO
图 7.3.3 施密特触发器的电压传输特性和符号
26
FF有记忆作用。
如施密特反相器：
当 RD=0时,Q=0； 当 RD再回到 1时,Q=0。
Schmitt Trigger没有记忆作用。
当 ui为高电平时,uo为低电平；
如基本 SRFF,( SD=1 )
当 ui变为低电平时,uo变为高电平；
27
2.由 555定时器构成的施密特反相器
，,CCTCCT VUVU 3132 CCT VU 31
O
(b) 特性
uO
uI?TU?TU
图 7.3.4 555定时器构成的施密特触发器
(a) 电路
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
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B
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F i l e,H,\数电插图 \第七章 \第七章 d db D r a w n B y:
Vc c V 'c c
12
3
4
5
6 78 u'
0,01u F
u
u
O
O
I
5 5 5
28
3.施密特触发器典型应用
(1)波形变换
(2)整形
(3)鉴幅
29
t
t
uO
uI
TU
O
O
TU
(a)波形变换
uI uO
30
t
t
(b) 整形
uI
uO
O
O
TU
TU
31
图 7.3.5 施密特触发器（缓冲器）的典型应用
t
t
(c) 鉴幅
uI
uO
O
O
TU
TU
32
1.单稳态触发器三、单稳态触发器
2,555定时器构成的单稳态触发器
(1)输出正脉冲宽度（暂态时间） tw=1.1RTCT
(2)恢复时间 tre=(3～ 5)Ron·CT
(3)分辨时间 td≈ tw +tre
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1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
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Vc c
0,01u F
Q
u
u
V cc
R
C
1
2
3
4
5
6
7 8
t
55 5
( a) 电路
O
1
3
I
T
T
图 7.3.6 555定时器构成的单稳态触发器
tw
tre
O
uC(u6)
uO(Q)
O
O
CCV32
t
t
t
uI(u2)
CCV31
(b) 波形
34
用 555定时器构成的单稳态触发器对触发信号的要求：
(1) 间隔应大于 td
(2) 触发脉冲的低电平宽度应小于 tw
(3) 触发脉冲的高电平应大于 VCC/3，低电平应小于 VCC/3
35
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
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Vc c
u
u
Q
Vc c
R
R
C
1
2
3
4
5
6
7 8
55 5
0,01u F
图7,3,7具有微分触发电路的单稳态触发器
T
T
I
O
r
r
3
C
36
3.单稳态触发器典型应用
(1)定时
(2)整形
(3)延时
37
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
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F i l e,D,\ P R O T E L 9 9S E \ L i b ra ry \ S c h \ 第七章 D r a w n B y:
( a) 电路
&1
u u
u
u
I O
I
F
'
tW
(b) 波形
uI
O
tuI′
O
tu
F
O
tu
O
t
图 7.3.8 单稳作为定时应用的典型电路
38
uI
uO
(a) 脉幅整形
(b) 展宽脉冲
uI
uO
39
图 7.3.8 单稳态触发器用于整形
(c) 缩短脉冲
uI
uO
(d) 阻塞不要的脉冲
uI
uO
40
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
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B
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F i l e,D,\ P R O T E L 9 9S E \ L i b r a r y \ S c h \ 第七章 D r a w n B y:
R
u
u
Vc c
u
1
2 5
6
7
1
2
5
6
7
( a) 电路
55 5 55 5
T
u
I1
I2
O1
O2
41
uI1
uO1
uI2
uO2
Vcc
Vcc
Vcc
tW1
tW2
(b) 波形图 7.3.10 单稳用于延时的例子
42
作业题
7.2
7.5
7.10