4 脉冲信号产生电路.doc

4　脉冲信号产生电路 4.1　实验目的 1．了解集成单稳态触发器的基本功能及主要应用。 2．掌握555定时器的基本工作原理及其性能。 3．掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理、设计及调试方法。 4.2　实验原理 1．集成单稳态触发器及其应用 在数字电路的时序组合工作中，有时需要定时、延时电路产生定时、展宽延时等脉冲，专门用于完成这种功能的IC，就是“单稳延时多谐振荡器”，也称“单稳触发器”。其基本原理是利用电阻、电容的充放电延时特性以及电平比较器对充放电电压检测的功能，实现定时或延时，只需按需要灵活改变电阻、电容值大小，就可以取得在一定时间范围的延时或振荡脉冲输出。常用的器件有LS121/122、LS/HC123、LS/HC221、LS/HC423、HC/C4538及CC4528B等。 集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。在这一过程中，电路输出一个具有一定宽度的脉冲，其宽度与电路的外接定时元件Cext和Rext的数值有关。 图4-1 表4-1　74LS123功能表 控制输入 输出 CLR A B Q 0 × × 0 1 × 1 × 0 1 × × 0 0 1 1 0 ↑ 正 负 1 ↓ 1 ↑ 0 1 正 负 集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。它的逻辑符号及功能表如图4-1、表4-1所示。 在表4-1中“正”为正脉冲，“负”为负脉冲。 LS/HC123的特点是，复位端CLR也具有上跳触发单稳态过程发生的功能。 在Cext1000pF时，输出脉冲宽度tw≈0.45Rext Cext。 器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发（即Q=1）后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个tw（该电路定时的脉冲宽度）时间，Q才变为0，如图4-2所示： 图4-2 74LS123的使用方法： （1）有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。 （2）连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。 （3）CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。 （4）按图4-3、3-5-4连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。 图4-3 图4-4 2．555时基电路及其应用 555时基电路是一种将模拟功能和数字逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的新型集成电路，又称集成定时器，它的内部电路框图如图4-5所示。 图4-5 电路主要由两个高精度比较器C1、C2以及一个RS触发器组成。比较器的参考电压分别是2/3VCC和1/3VCC，利用触发器输入端TR输入一个小于1/3VCC信号，或者阈值输入端TH输入一个大于2/3VCC的信号，可以使触发器状态发生变换。CT是控制输入端，可以外接输入电压，以改变比较器的参考电压值。在不接外加电压时，通常接0.01μF电容到地，DISC是放电输入端，当输出端的F=0时，DISC对地短路，当F=1时，DISC对地开路。RD是复位输入端，当RD=0时，输出端有F=0。 器件的电源电压VCC可以是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，当电源电压为+5V时，电路输出与TTL电路兼容。555电路能够输出从微秒级到小时级时间范围很广的信号。 （1）组成单稳态触发器 555电路按图4-6连接，即构成一个单稳态触发器，其中R、C是外接定时元件。单稳态触发器的输出脉冲宽度tw≈1.1RC。 图4-6 （2）组成自激多谐振荡器 图4-7　自激多谐振荡器电路 按图4-7连接，即连成一个自激多谐振荡器电路，此电路的工作过程与单稳态触发器工作过程不同之处，是电路没有稳态，仅存在两个暂稳态。电路不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端DISC放电，使电路产生振荡。输出信号的时间参数是：T=T1+T2 其中： T1=0.7(R1+R2)C （正脉冲宽度） T2=0.7R2C （负脉冲宽度） T=0.7(R1+2R2)C 555电路要求R1与R2均应大于或等于1KΩ，但R1+R2应小于或等于3.3MΩ。 在上图4-7中接入部分元件，可以构成下述电路： ①若在电阻R2上并接一只二极管（2AP3），并取R1≈R2，电路可以输出接近方波的信号。 ②在C与R2连接点和TR与TH连接点之间的连接线上，串接入一个图中所示的晶体网络，电路便成为一个晶体振荡器。晶体网络中1MΩ电阻器作直流通路用，并联电容用来微调