• 数电学习(十、脉冲波形的产生和整形)(三)



    555定时器

    • 前面讲的所有的都要依赖于门电路还有一些离散器件,但是定时器是大量使用的,每一次都不是每一次都要像时钟这么精准(楼道灯,洗手间水龙头,门铃等)
    • 当不需要那么精准的时间控制时,555定时器是我们之前说过的施密特,单稳,多谐的集成
    • 这个器件已经不是一个纯数字的器件了,从这个器件开始,我们开始说一些数模混合的东西
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    • 可以看到,RS之前是模拟的,之后是数字的。C1,C2是两个电压比较器,后面是一个基本的RS触发器然后缓冲出来
    • 看G前面的那个支路,如果G输出高,那么之路交点就是低,Td不导通,Vdd不能输出低电平,可以输出高电平(需要外接上拉电阻和电源);如果G输出的是低电平,那么Td导通,只要让Td进入饱和状态,Vdd就能输出低电平。这个就是典型的OC门(因为是TTL门),外接电源的选择:外接电源作为下一级的接口电源,符合下一级的要求。上拉电阻的选择:电阻不能太大也不能太小,上限是输出的高电平足够高,下限要保证低电平起到限流的作用。
    • 两个比较器的一个比较的门槛都接在了前面的电阻网络上,这个电阻网络是3个5K的电阻(这里讲的是最基本的,如果看其他工艺,电阻取值会有变化,但是三个电阻肯定是相等的)。所以可以这么说,C2比较器用的门限是1/3VCC,C1比较器用的门限是2/3VCC。
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    • 如果说输入的高低电平和1/3,2/3形成某种关系的话,应该是对后面的RS触发器置一或者置零的关系。倒过来看,如果我想置一的话,Vc2应该是0,Vc1应该是1,因此Vi2应该是小于1/3VCC,Vi1应该是小于2/3VCC,Vo是1,Td不导通;如果输出是0,Vc2是1,Vc1是0,前面Vi2应该是大于1/3VCC,Vi1应该大于2/3VCC。
    • 但是因为是触发器,所以存在保持过去输出的情况,这时Vc1和Vc2都应该是1,Vi2大于1/3VCC,Vi1小于2/3VCC
    • Rd’是直接对电路输出清零的信号,优先级最高
    • 最后一行是触发器的约束条件,这时又想置一又想置零,这个在应用中最好不要出现。
    • !!为什么说它是数模混合的器件,原因就在于这时说的输入信号不再是逻辑零还是逻辑一,而是一段电压值,大于小于,所以对于555器件,输入信号是模拟信号,输出信号是数字信号

    用555定时器构成施密特触发器

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    • 和刚刚比较就是把Vi1和Vi2接在一起了
    • 最根本的就是因为触发器置一和置零的电压不一样,一个1/3VCC(置一)一个2/3VCC(置零)
    • 所以引起最终输出变化的两个关键值就不一样,就会形成Vt+和Vt-
    • 问题:谁是Vt+谁是Vt-?
    • 现在接完是一个单输入单输出的电路,是一个反相器(因为输入高时,输出低)。2/3是Vt+,1/3是Vt-
    • 问题:能不能外接一个信号改变Vt+和Vt-?
    • 看最开始的555定时器,有一个引脚Vco,如果在这接一个参考电压,这时Vt+是直接的参考电压源,Vt-是1/2Vco。如果Vco接了串了电阻的电源,改变串的这个电阻,就可以改变Vt+和Vt-

    用555定时器构成多谐

    • 如果施密特有了,多谐就很容易了,因为当时我们讲了这样一个电路:
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    • 由于有滞环特性,使得电容充放电有两个限值Vt+和Vt-,由此产生了一个工作周期振荡
    • 现在把555接成施密特再接成多谐
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    • C和上一个图的C相对应,R2和上一个图的R相对应。R1的作用是OC门上拉的电阻,0.01uf是为了让比较值不要因为引出了一个引脚而受到外面信号的干扰,就是个滤波电容。
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    • 充电的常数是R1+R2,放电时候经过Td,就是R1。所以周期就是:T1+T2
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    • 面临一个问题,充电占的周期大于50%,如果像改频率,加二极管,用二极管的单向导电性,让充放电走不同的回路

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    • 问题:为什么用OC门的输出对电容进行充电?
    • 不会影响输出带负载的能力,保证了充放电逻辑的同时,没有成为输出的负担

    用555定时器构成单稳

    • 单稳如果从图上看有一个最根本的特点就是引出一个输入端

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    • 和多谐不同的部分,C2甩出来作为出发端,C1没变
    • 沿用了用OC门充电的想法
    • 单稳是平时都在稳态,经过外界触发后会变成暂稳态,呆一段时间之后自己又会回到稳态,而且在暂稳态呆的时间长短取决于电路内部参数,,与外部的输入无关。
      (1)稳态时,没有触发信号:Vi=1(>1/3VCC即可,Vc2=1)
      (2)如果通电之后Q=0,则Td导通,Vc=0,(Vc1=0,Vc2=0),Q=0保持
      (3)如果通电之后Q=1,则Td不导通,Vc=0,C充电至2/3VCC,然后Vc1=1,Q=0。同时Td导通,C放电,此后Vc1=Vc2=0,Vo=0
      (4)触发时,脉冲的下降沿到达,Vi2跳变到1/3VCC以下时,Vc2=1,此时Vc1=0,锁存器被置1,Vo跳变为高电平,电路进入暂稳态,与此同时,C开始充电
      (5)当充至2/3VCC时,Vc1变成1
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    • 问题:积分的单稳态的时候要求脉冲脉冲宽于暂稳态,这次要求要窄。如果Vi宽了怎么办?
    • 加微分电路,C和上拉的R
    • 问题:能否重复触发?
    • 需要满足条件:暂稳态期间能响应触发信号,而且能把用于定时的过渡过程清零。Vo是高电平带来的是Td截止的过程,只要响应外部信号让管子截止了,就是相应了。C开始充电,但是想每次开始充电都把目前的电荷清零,可以加个三极管啊,这样就可以在Vi的负脉冲来的时候泄放电荷
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