数电第7章.ppt

本章知识结构 本章教学目标与要求 ·理解集成555定时器工作原理及功能 ·掌握555定时器构成的施密特触发器及其应用 ·熟悉集成施密特触发器 ·掌握555定时器构成的单稳态触发器及其应用 ·了解集成单稳态触发器 ·掌握555定时器构成的多谐振荡器、石英晶体多谐振荡器及其应用 7.1 概 述 7.1.1脉冲信号 脉冲信号广泛地存在于数字电路或系统中，如触发器的时钟信号、计数器的计数脉冲信号等。所谓脉冲信号，从狭义上讲，是指一种持续时间极短的电压或电流信号；从广义上讲，凡不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以统称为脉冲信号，如矩形波、方波、尖顶波和锯齿波等各种波形都是脉冲信号。最常见的脉冲电压波形是矩形波和方波。 获得脉冲的方法一般有两种：一种是利用已有的周期性信号通过变换整形得到脉冲信号；另一种则是利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号。产生和处理这些脉冲信号的电路又施密特触发电路，单稳态触发电路和多谐振荡器等。其中，施密特触发电路能对已有的信号进行变换，整形，单稳态触发电路可用于脉冲信号的定时、延迟、多谐振荡器能直接产生脉冲信号等。 7.1 概 述 7.1.2案例介绍：555集成电路设计的臭氧发生器 题目概述 臭氧（O3）是一种强氧化剂。适量臭氧可以起到杀灭环境中的病菌，净化空气的作用；高浓度的臭氧可以给医院病房、手术室灭菌消毒，而且由于气体可以进入任意缝隙和空间，比紫外线消毒更具优越性。臭氧还可以用于纯净水消毒、游泳池水净化以及工业废水处理等。但臭氧稳定性很差，在常温下自行分解为氧气，所以臭氧不能存储，只能边生成边利用。臭氧发生器适用于医院诊室、接待室和家庭。 设计考虑以下要求：①一般在室内有人时，用于空气“清新”，臭氧浓度不宜过大，可采用每隔半小时电路提供5min臭氧，间断工作。而室内无人时，用于“消毒”，则连续发生臭氧1h后自动停机。因此工作方式设置两档；②由于臭氧比空气重，在正常使用时一般将发生器放置在比较高的位置，为方便使用，需要增加遥控切换电路。 7.1 概 述 设计任务 1.主电路设计 主电路由三部分组成： 振荡电路，要求振荡频率f=20~30kHz。 功率放大电路 图 7-1 放电器件符号 升压变压器，将输出电压变到3000V，供电放电器件。这里规定采用电压比为10：30000的高频变压器。采用高电压下尖端放电或陶瓷沿面放电技术产生臭氧，可以提高效率。本设计规定采用200mg/h的陶瓷放电器件，型号N-20。放电器件符号如图7-1所示。采用小型风机将产生的臭氧从机器内排出。 7.1 概 述 2.控制电路设计 1）“清新”方式 控制振荡器5min工作，30min停止，交替进行。 2）“消毒”方式 控制振荡器连续工作1h后，停止工作。 3）两档的切换应用遥控器控制操作（或用开关手动操作）。 遥控电路设计 控制“清新”、“消毒”两档遥控切换。简单的切换状态显示。 电源电路设计 本设计供电电源AC220V，功率不超过20W。 3.设计思路与方法参考根据设计任务要求，用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体，满足设计题目提出的各项指标功能。给出本设计的参考原理框图如图7-2所示。 7.1 概 述 图7-2 臭氧发生器原理框图 7.2 集成555定时器 集成555定时器是一种将模拟和数字电路继承与一体的电子器件，使用十分灵活方便，只要外加少量的祖荣原件，就能构成多种用途的电路，如施密特触发电路、单稳态触发电路、多谐振荡器等，使其在电子技术中得到了非常广泛的应用。 自从Signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上各主要的电子器件公司也都相继地生产出了各自的555定时器产品。尽管555集成定时器的型号较多，但所有双极型产品型号侯的3位数字都是555，所有CMOS产品型号最后的4位数字都是7555，而且它们的功能和外部引脚的排列完全相同。为了提高集成度，随后又产生了双定时器产品556（双极型）和7556（CMOS型）。下面以国产双极型定时器的典型产品5G555为例，介绍其电路结构及功能。 7.2 集成555定时器 7.2.1 555