任务脉冲波形的产生及变换8教案..docVIP

课题 任务八 脉冲波形的产生及变换 课型 新课 授课班级 授课时数 4 教学目标 1、熟悉和理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等的特点和主要用途。 掌握555定时器的基本功能。 掌握由555定时器组成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等的基本工作原理。 能分析多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等的典型应用电路。 分析多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等的典型应用电路。Ａ基础知识 一、概述 多谐振荡器为无稳态电路，其只有两个暂态；在无需外界信号作用下，就能在两个暂态之间自行转换，从而产生一定频率的矩形波脉冲。因此，多谐振荡器广泛应用于脉冲信号发生器。 单稳态触发器为只有一个稳定状态的触发器；在没有外界信号时，电路将保持这一稳定状态不变；但在外界触发信号作用下，电路将会从原来的稳态翻转到另一个状态；但是这一状态是暂时的，在经过一段时间后，电路将自动返回到原来的稳定状态。因此，单稳态触发器常用于脉冲的整形和延时。 施密特触发器有两个稳定状态；电路从第一稳态翻转到第二稳态，然后再从第二稳态翻转到第一稳态，两次翻转所需的触发电平不相同。因此，施密特触发器常用于脉冲的整形或波形变换，如正弦波、三角波等变换为矩形波输出。 二、集成555定时器 ㈠555定时器是一种中规模集成电路具有功能强，使用方便、灵活，适用范围广等特点只需外接几个电阻、电容元件，就可以构成施密特触发器、单稳态电路及多谐振荡器等电路，因此使用相当广泛集成定时器的外形管脚排列。图中①脚为端GND；②脚为低触发输入端；③脚为输出端OUT；④脚为置0复位端；⑤脚为电压控制端CO；⑥脚为高触发输入端TH；⑦脚为放电端D，⑧脚为电源输入端VCC+5V）。 (a)外形 (b)管脚排列 图8-1 555集成定时器 ㈡功能 表8-1 555定时器逻辑功能表 TH OUT 0 × × 0 1 ＞2VCC/ 3 ＞VCC/ 3 1 1 ＜2VCC/ 3 ＜VCC/ 3 0 1 ＜2VCC/ 3 ＞VCC/ 3 保持原状态 应用 ⒈单稳态电路 ⑴电路构成 由555集成定时器构成的单稳态电路如图8-2所示。 图8-2 555构成的单稳态电路 ⑵工作过程： 电路初始状态，输出uO 为低电平。②接通电源后，输出uO 保持为0状态不变。 ③当输入端加入负脉冲时，输出uO 保持为1状态不变④当uC上升到2VCC / 3时，输出uO由1翻转为0上述过程如图8-3所示。可见，单稳态电路有一个稳态和一个暂态，所以，该电路称之为单稳态电路。 图8-3 单稳态电路工作波形 ⑶单稳态电路的应用： ①波形整形通过单稳态电路将不规则的输入信号ui整形为幅度和宽度都相同或规则的矩形脉冲波uO。如图8-4所示。 图8-4 整形 ②延时器 单稳态电路的输出信号uO的下降沿总是滞后于输入信号ui的下降沿，而且滞后时间就是脉冲的宽度tw。如图8-5所示。所以，可利用这种滞后作用来达到延时的目的。 图8-5 延时 ③定时器 利用单稳态电路输出的脉冲信号作为定时控制信号。脉冲宽度就是控制（定时）时间。 ⒉施密特触发器 ⑴电路构成 图8-6 555构成的施密特触发器 ⑵施密特触发器的应用： 波形变换 (a)输入正弦波的变换 (b)输入三角波的变换 图8-7 波形变换 ②波形整形当信号在传输过程中受到干扰，导致波形变差或变得不规则，如顶部不平整、前后沿变形等；可通过施密特触发器对受到干扰的信号进行整形以消除干扰。如图8-9所示，输入脉冲信号ui 波形的顶部不平整，经施密特触发器和一级反相器后，输出信号uO波形的顶部平整，即整形及排除干扰。 图8- 波形整形 ③波形幅度鉴别 施密特触发器幅度不等的输入信号幅2VCC / 3时才能够使施密特触发器信号输出如图8-10所示。 图8-10 波形幅度鉴别 ⒊多谐振荡器 ⑴电路构成 图8-11 多谐振荡器 ⑵工作过程： 接通电源后，输出uO的初始状态为高电平。电容C1 充电， uC上升当uC上升到2VCC / 3时，输出uO变为低电平，随着电容C1 的放电，uC 随之下降；当uC下降到VCC / 3时，，输出uO发生翻转，由低电平跳变为高电平；同时，电源又电容C1 充电，电路进入第二暂稳态，输出uO 保持为高电平状态不变随之返回第一暂稳态。 可