《電子技術基礎與技能》PPT課件及教案

《電子技術基礎與技能》PPT課件及教案,電子技術基礎與技能,電子技術,基礎,技能,PPT,課件,教案 《電子技術基礎與技能》配套多媒體CAI課件 電子教案 第10章 脈沖波形的產(chǎn)生與變換 教學重點 1. 了解脈沖波形的主要參數(shù)及常見脈沖波形。 2. 了解非門組成的多諧振蕩器的電路形式和工作原理。 3. 了解石英晶體多諧振蕩器電路的構(gòu)成。 4. 掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點。 5. 掌握施密特觸發(fā)器的工作特點。 6. 會測試集成施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)。 7. 了解555時基電路的電路框圖和引腳功能，掌握555時基電路的邏輯功能。 8. 掌握555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器的電路構(gòu)成，理解其工作原理。 教學難點 1. 用集成門電路搭接多諧振蕩器。 2. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能及其應用。 3. 集成施密特觸發(fā)器的功能及其應用。 4. 555時基電路的典型應用； 學時分配 序號 內(nèi) 容 學 時 1 10.1常見的脈沖產(chǎn)生電路 4 2 10.2 555時基電路及應用 4 3 技能實訓：用555時基電路制作雙音報警器 4 4 本章總學時 12 10.1 常見的脈沖產(chǎn)生電路 10.1.1 脈沖的基本概念 1．脈沖的概念 脈沖是指一種瞬間突變、持續(xù)時間極短的電壓或電流信號。它可以是周期性變化的，也可以是非周期性的或單次變化的。常見的幾種脈沖波形，如圖所示。 2. 矩形脈沖波的參數(shù) （1）理想矩形波 脈沖幅值Vm、脈沖重復周期T和脈沖寬度tw （2）實際的矩形波 脈沖幅值Vm ； 脈沖上升時間tr ； 脈沖下降時間tf ； 脈沖寬度tw ； 脈沖周期T ； 其倒數(shù)為脈沖的頻率f，f =。 占空比D ， D =，占空比為50%的矩形波即為方波。 10.1.2 多諧振蕩器 不需要外加觸發(fā)信號，便能產(chǎn)生一定頻率和一定寬度的矩形波脈沖。 1． 集成門電路組成的多諧振蕩器 兩個非門接成RC耦合正反饋電路，使之產(chǎn)生振蕩。RC的另一個重要作用是組成定時電路，決定多諧振蕩器的振蕩頻率和脈沖寬度。 振蕩周期的估算：T≈1.4RC 在實際應用中，常通過調(diào)換電容C的容量來粗調(diào)振蕩周期，通過改變電阻R的值來細調(diào)振蕩周期，使電路的振蕩頻率達到要求。 做一做：非門組成的多諧振蕩電路的測試 2． 石英晶體多諧振蕩器 做一做：CC4011構(gòu)成石英晶體振蕩器的測試 10.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 定義：是指有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的波形變換電路。 工作特性： 第一：它有一個穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱穩(wěn)態(tài)）和一個暫穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱暫穩(wěn)態(tài)）。若無外界觸發(fā)脈沖作用，電路將始終保持穩(wěn)定狀態(tài)； 第二：在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，再自動返回穩(wěn)態(tài)； 第三：暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短通常都是靠RC 電路的充、放電過程來維持的。與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關。 1． 74LS121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）邏輯符號和引腳排列 A1、A2和B為三個觸發(fā)信號輸入端， v0和是兩個狀態(tài)互補的輸出端，vO為正脈沖輸出端，為負脈沖輸出端。 Rext/Cext、Cext是外接定時電阻和電容的連接端。 Rint是74LS121內(nèi)部2kΩ的定時電阻的引出端。 NC為空引腳，VCC為電源端，GND為接地端。 （2）邏輯功能 2．74LS123集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）邏輯符號和引腳排列 1 1 A 2 1 B 3 1 R D 4 1 Q 5 2 Q 6 2 C ext 7 74LS123 16 V CC 15 14 13 1 R ext /C ext 12 11 8 2 B 10 9 GND 2 R ext /C ext 1 C ext 1 Q 2 Q 2 R D 2 A C ext 1 Q 1Q 74LS123 VCC R T C T (15) (14) (4) (13) 1 B 1 A 1 R D (2) Cext /Rext (3) (16) (1) (a)引腳排列圖 (b)邏輯符號 內(nèi)部含有兩個獨立的可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每一個電路分別具有各自的正觸發(fā)輸入端B、負觸發(fā)輸入端、復位輸入端、外接電容端Cext、外接電阻/電容端Rext/Cext、輸出端Q和端。 （2）邏輯功能 輸入 輸出 工作特征 B Q 0 × × 0 1 復位清零 1 0 上升沿觸發(fā) 1 1 下降沿觸發(fā) 0 1 上升沿觸發(fā) × 1 × 0 1 穩(wěn)定狀態(tài) × × 0 0 1 3．集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用舉例 （1）定時控制 利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)脈沖信號可控制電子開關在規(guī)定的時間動作，達到定時的目的。如圖所示是利用74LS123構(gòu)成的一個相片曝光定時電路，按一下按鈕開關S，觸發(fā)器進入暫穩(wěn)態(tài)，繼電器J吸合,燈亮。曝光時間長短即為暫穩(wěn)態(tài)的時間tW，可根據(jù)曝光要求設定RT、CT的參數(shù)。 定時電路 脈沖延時電路 （2）延時脈沖信號 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號的上升沿時刻被觸發(fā)，輸出信號的下降沿比輸入信號的上升沿延時了tW時間，調(diào)節(jié)RC時間常數(shù)可改變延時的時間。如圖是用兩片74LS121組成的脈沖延時電路，第一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在輸入信號vI的上升沿觸發(fā)下，產(chǎn)生脈寬為tW1的信號v01輸出，再利用v01的下降沿作為第二級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，再產(chǎn)生脈寬為tW2的信號v0輸出。如圖波形所示。這樣輸出v0的信號比輸入vI的信號延時了tW1。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器除應用于定時、延時場合外，還可用于脈沖整形、變換脈沖寬度等場合，應用范圍很廣。 10.1.4 施密特觸發(fā)器 定義：是一種靠輸入觸發(fā)信號維持的雙穩(wěn)態(tài)電路。 特點：電路具有兩個穩(wěn)態(tài)，當輸入信號電壓升高至上限觸發(fā)電壓VT+時，電路翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)；當輸入觸發(fā)信號降低至下限觸發(fā)電壓VT-時，電路就由第二穩(wěn)態(tài)返回第一穩(wěn)態(tài)。 類型：反相輸出施密特觸發(fā)器和同相輸出施密特觸發(fā)器。 反相輸出施密特觸發(fā)器 同相輸出施密特觸發(fā)器 1． 施密特觸發(fā)器的主要參數(shù)與工作波形 （1）主要參數(shù) 上限觸發(fā)電壓(正向閾值電壓)VT+ ；下限觸發(fā)電壓（負向閾值電壓）VT- 回差電壓ΔVT= VT+－VT—?；夭铍妷涸酱螅┟芴赜|發(fā)器的抗干擾性越強。施密特觸發(fā)器的這種特性稱為滯回特性. （2）工作波形 如圖所示，當輸入三角波時，根據(jù)施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性，可得到對應的施密特觸發(fā)器的輸出波形。 2． CMOS集成施密特觸發(fā)器 CC40106為六施密特反相器 做一做：測試集成施密特觸發(fā)器CC40106的閥值電壓 3．施密特觸發(fā)器應用舉例 （1）波形變換 三角波、正弦波及其他不規(guī)則信號變換成矩形脈沖。如圖所示為用施密特觸發(fā)器將正弦波變換成同周期的矩形脈沖。 （2）脈沖整形 當傳輸?shù)男盘柺艿礁蓴_而發(fā)生畸變時，可利用施密特觸發(fā)器的回差特性，將受到干擾的信號整形成較好的矩形脈沖，如圖所示。 （3）脈沖幅度鑒別 如輸入信號為一組幅度不等的脈沖，可將輸入幅度大于VT+的脈沖信號選出來，而幅度小于VT+的脈沖信號則去掉了。如圖所示。 利用施密特觸發(fā)器還可以構(gòu)成多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路，應用范圍很廣。 10.2 555時基電路及應用 10.2.1 555時基電路 1． 電路組成和引腳功能 （1）電路組成 一般由分壓器、比較器、觸發(fā)器和開關及輸出等四部分組成。 由三個阻值為5kΩ的電阻串聯(lián)組成的分壓器（555由此得名）。 兩個電壓比較器C1和C2： v+＞v－，vo=1； v+＜v－，vo=0。 基本RS觸發(fā)器； 放電三極管T及緩沖器G。 （2）引腳功能 2． 邏輯功能 對于上述功能為便于記憶，我們把TH輸入端電壓在大于時作為1狀態(tài)，在小于時作為0狀態(tài)；而把輸入端電壓在大于時作為1狀態(tài)，在小于作為0狀態(tài)。這樣在=1時，555定時器輸入TH、與輸出Q的狀態(tài)關系可歸納為：1、1出0；0、0出1；0、1不變。 值得注意，當vTH 、v時，電路的工作狀態(tài)不確定。在實際應用中不允許使用，應避免。 10.2.2 555時基電路的應用 1．構(gòu)成多諧振蕩器 （1）電路組成 外接的R1、R2和C為多諧振蕩器的定時元件，2腳端和6腳TH端連接在一起并對地外接電容C，7腳接放電管T的集電極與R1、R2的連接點。 （2）工作過程 動畫：555組成的多諧振蕩器的工作過程 （3）輸出脈沖周期 電容充電形成的第一暫穩(wěn)態(tài)時間tw1=0.7(R1+R2)C 電容放電形成的第二暫穩(wěn)態(tài)時間tw2=0.7R2C 所以，電路輸出脈沖周期T=tw1 +tw2=0.7(R1+2R2)C 2．構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (1) 電路組成 外接的R、C為定時元件，外加觸發(fā)脈沖vI于2腳端，6腳TH端與7腳放電管T的集電極相連，并連接在R、C之間。 (2) 工作過程 動畫 555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作過程 （3）輸出脈沖寬度tW 電容C充電形成的暫態(tài)時間為： tW=1.1RC 3．構(gòu)成施密特觸發(fā)器 (1) 電路組成 2腳端，6腳TH端短接在一起作為輸入端。通過此電路可將輸入的鋸形波或正弦波變換成矩形波輸出。 若在5腳CO端加一控制電壓，可改變電路的閾值電壓，也就改變了回差電壓ΔVT。 （2）工作過程 動畫：555組成的施密特觸發(fā)器的工作過程 4．555時基電路的應用舉例 （1）60s定時電路 如圖所示，當按下按鈕S時，2腳就輸入一個小于的負脈沖，3腳輸出高電平，發(fā)光二極管LED亮。此時，開關管V截止，電源VCC通過R1和RP對電容C充電。當電容上電壓升高至時，電路翻轉(zhuǎn)，3腳輸出低電平，LED滅，表示定時結(jié)束。調(diào)節(jié)RP可使電路定時為60s一個周期。發(fā)光二極管LED的亮滅，表示定時過程的開始和結(jié)束。 60 s 定時電路 （2）路燈光控電路 如圖所示，自然光線降低，光敏電阻阻值增大至200kW以上時，2、6腳電位大于，3腳輸出為低電平，繼電器J吸合，燈亮。燈亮后即使光敏電阻阻值在200 kW附近波動，只要阻值不小于50 kW，電路輸出將保持不變。而當自然光線增強，光敏電阻阻值減小為50 kW時，2、6腳電位小于，電路輸出為高電平，繼電器J釋放，燈滅。同樣光敏電阻阻值在50 kW附近波動時，也不會造成繼電器J吸合。 路燈光控電路 技能實訓:用555時基電路制作雙音報警器 作業(yè)任務書 一、任務目標 1．按原理圖制作雙音報警器。 2．學習555時基電路的應用，提高綜合應用能力。 3．會根據(jù)原理圖繪制電路安裝連接圖。 4．掌握555時基電路的基本調(diào)試和測量方法。 二、實施步驟 繪制布線圖→清點元器件→元器件檢測→插裝和焊接→通電前檢查→通電調(diào)試和測量→數(shù)據(jù)記錄。 三、調(diào)試與記錄 檢查元器件安裝正確無誤后，才可以接通電源。調(diào)試時，先連線后接電源（或打開電源開關），拆線或改線時一定要先關斷電源；電源線不能接錯，否則將可能損壞元器件。若電路工作正常，揚聲器就會產(chǎn)生雙音交替的報警聲。 將實訓過程記錄在表內(nèi)。 實訓記錄 實訓名稱 姓名 班級 用指針式萬用表測量555時基點路各引腳的電位，并觀察萬用表指針的變化情況 IC1 ①腳/V ②腳/V ③腳/V ④腳/V ⑤腳/V ⑥腳/V ⑦腳/V ⑧腳/V IC2 ①腳/V ②腳/V ③腳/V ④腳/V ⑤腳/V ⑥腳/V ⑦腳/V ⑧腳/V 用示波器觀察555電路②腳、③腳的波形 IC2 ②腳 ③腳 制作過程 故障描述 排故方法 13