第13章脉冲产生电路和定时电路

第13章 脉冲产生电路和定时电路

第13章 脉冲产生电路和定时电路13.1 基本概念 13.2 555集成定时器电路 13.3 定时器的应用 习题十三

第13章 脉冲产生电路和定时电路

13.1 概述13.1.1常见的几种脉冲信号波形“脉冲”是指脉动和短促的意思。我们所讨论的脉冲信号 是指在短暂时间间隔内作用于电路的电压或电流。从广义来 说,各种非正弦信号统称为脉冲信号。脉冲信号的波形多种多 样,图13.1给出了几种常见的脉冲信号波形。

第13章 脉冲产生电路和定时电路

图13.1

几种常见的脉冲信号波形

(a)矩形波；(b)方波；(c)尖脉冲；(d)锯齿波；(e)三角波；(f)阶梯波

第13章 脉冲产生电路和定时电路

13.1.2 脉冲波形参数为了表征脉冲波形的特性,以便对它进行分析,我们仅以 矩形脉冲波形为例,介绍脉冲波形的参数。如图13.2所示的矩 形脉冲波形,可用以下几个主要参数表示: (1)脉冲幅度Um——脉冲电压的最大变化幅度；

(2)脉冲宽度tw——从脉冲前沿0.5Um至脉冲后沿0.5Um的时间间隔；  (3)上升时间tr——脉冲前沿从0.1Um上升到0.9Um所需要的 时间； (4)下降时间tf——脉冲后沿从0.9Um下降到0.1Um所需要 的时间；

第13章 脉冲产生电路和定时电路

图13.2 矩形脉冲波形的参数

第13章 脉冲产生电路和定时电路 (5)脉冲周期T——周期性重复的脉冲中,两个相邻脉冲上相对 应点之间的时间间隔。有时也用脉冲重复频率f=1/T表示，f表

示单位时间内脉冲重复变化的次数。

第13章 脉冲产生电路和定时电路

13.2 555集成定时器电路555定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分

广泛。通常只需外接几个阻容元件,就可以构成各种不同用途的脉冲电路,如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。 555定时电路有TTL集成定时电路和CMOS集成定时电路,

它们的逻辑功能与外引线排列都完全相同。我们以CMOS集成定时器CC7555为例进行介绍。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 13.2.1电路组成 图13.3所示为CC7555的电路和外引线排列图。由图13.3(a) 可以看出,电路由电阻分压器、电压比较器、基本触发器、 MOS管构成的放电开关和输出驱动电路等几部分组成。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 1.电阻分压器 电阻分压器由3个阻值相同的电阻串联构成。它为两个比

较器C1和C2提供基准电平。如引脚5悬空,则比较器C1的基准电平为(2/3)UDD,比较器C2的基准电平为(1/3)UDD。如果在引 脚5外接电压,则可改变两个比较器C1和C2的基准电平。当引脚5 不外接电压时,通常接0.01μF的电容，再接地,以抑制干扰,起稳 定电阻上的分压比的作用。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 2.比较器

 比较器C1和C2是两个结构完全相同的高精度电压比较器。 C1的引脚6称为高触发输入端(也称阈值输入端)TH,C2的引脚2 称为低触发输入端TR。当U6>(2/3)UDD时,C1输出高电平,否

则,C1输出低电平；当U2>(1/3)UDD时,C2输出低电平,否则输出高电平。比较器C1和C2的输出直接控制基本RS触发器的状 态。

第13章 脉冲产生电路和定时电路

图13.3 CC7555集成定时电路

(a)电路；(b)外引线排列图

第13章 脉冲产生电路和定时电路 3.基本RS触发器 基本RS触发器由两个或非门组成，它的状态由两 个比较器的输出控制。根据基本RS触发器的工作原理， 就可以决定触发器输出端的状态。

R 端(引脚4)是专门设置的可由外电路置“0”的复位端。当 R =0时，Q=0。平时 R =1,即 R 端可接 +UDD端。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 4.放电开关管和输出缓冲级 放电开关管是N沟道增强型MOS管，其栅极受基

本RS触发器 Q 端状态的控制。若Q=0,Q =1时，放电 管V导通；若Q=1, =0,放电管V截止。 Q两级反相器构成输出缓冲级。采用反相器是为了

提高电流驱动能力，同时隔离负载对定时器的影响。根据上面介绍，现将555定时器引出端的功能列于 表13.1。

第13章 脉冲产生电路和定时电路

表13.1 555定时器引出端功能说明符号 TH 功能 高触发断 符号 OUT 功能 输出

TRD

底触发断 放电端

RCO

复位 控制电压

第13章 脉冲产生电路和定时电路 表13.2 CC7555定时器功能表

第13章 脉冲产生电路和定时电路

13.3 单稳态触发器13.3.1 单稳态触发器 单稳态触发器是一种只有一个稳定状态的电路,它的另一

个状态是暂稳态。在外加触发脉冲作用下,电路能够从稳定状态翻转到暂稳状态,经过一段时间后,靠电路自身的作用,将自动 返回到稳定状态,并在输出端获得一个脉冲宽度为tw 的矩形波。

在单稳态触发器中,输出的脉冲宽度tw就是暂稳态的维持时间,其长短取决于电路自身的参数,而与触发脉冲无关。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 1. 电路组成 图13.4(a)是用CC7555构成的单稳态触发器。图中， R 、

C为外接定时元件, 输入触发信号ui接在低触发TR端。

第13章 脉冲产生电路和定时电路

图13.4 CC7555构成的单稳态触发器 (a)电路； (b)工作波形图

第13章 脉冲产生电路和定时电路 2.工作原理 1) 电路的稳态

静态时,触发器信号ui 为高电平,因电容未充电,故TH端为低电平。根据555定时电路工作原理可知,基本RS触 发器处于保持状态。接通电源时,可能Q=0,也可能Q=1。

如果Q=0, =1,放电管V导通,电容C被旁路而无法充电。 Q因此电路就稳定在Q=0, Q =1的状态,输出uo为低电平； 如果Q=1, Q =0,那么放电管V截止,因此接通电源

后,电路 有一个逐渐稳定的过程：即电源+UDD 经电阻R对电容C 充电，电容两端电压uC上升。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 2) 在外加触发信号作用下，电路从稳态翻转到暂稳态 在触发脉冲ui<(1/3)UDD 作用下，由于电容未被充电， uC=0,故基本RS触发器翻转为1态，即Q=1,Q=0,输出uo为高 电平，放电管V截止，电路进入暂稳态，定时开始。

在暂稳态期间，电源+UDD→R→C→地，对电容充电，充电时间常数τ=RC,uC按指数规律上升，趋向+UDD值。

第13章 脉冲产生电路和定时电路 3) 自动返回过程 当电容两端电压uC 上升到(2/3)UDD 后，TH端为高

电平，(此时触发脉冲已消失,TR端为高电平),则基本RS触发器又被置0(Q=0、 Q =1),输出uo变为低电 平，放电管V导通，定时电容C充电结束，即暂稳态结

束。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cq61.html