畢業(yè)設(shè)計(jì)-施密特觸發(fā)器的原理及應(yīng)用研究-文庫(kù)吧
2024-11-11 19:18 本頁(yè)面
【正文】 o a certain value, Flipflop is flip, so often called it amplitude discrimination device 。 Schmitt toggle still can use posed many harmonic oscillator and single state trigger. This paper firstly introduces the development course, then trigger of Schmitt toggle the basic principle and its ponents in detail, posed of Schmitt toggle 555 timing is its best application of, so for the basic principle and 555 timing circuit diagram is analyzed, the final analysis Schmitt toggle circuit diagram, the principles and its practical application. Key words: flipflop Schmitt toggle 555 timing 1 引言 1． 1 觸發(fā)器的發(fā)展歷程 近 40年來(lái)，觸發(fā)器也在不斷的演進(jìn)，其歷程可分為四個(gè)階段：分立器件構(gòu)成的初始期，多片集成的成熟期，數(shù)字化的提高性能期，未來(lái)的單片智能期。 1)分立器件構(gòu)成的初始期 【 2】 1957年發(fā)明晶閘管，并于上世紀(jì) 60年代后期至 70年代初期批量生產(chǎn)和使用。 這一時(shí)期，晶閘管主要用來(lái)取代汞弧整流器，實(shí)現(xiàn)從交流到直流的轉(zhuǎn)化電力電子行業(yè)稱之為順變器階段。在該階段內(nèi)，晶閘管應(yīng)用的主要領(lǐng)域是電解、電鍍和直流調(diào)速等，其觸發(fā)器可以說(shuō)全為分立器件，可分為阻容移相橋、單結(jié)晶體管、正弦波同步、鋸齒波同步等 幾種觸發(fā)器等。由于分立器件的分散性及所用元件的數(shù)量較多，因而決定了一個(gè)晶閘管的觸發(fā)器就是一塊控制板。所以這一時(shí)期生產(chǎn)的晶閘管電力電子成套裝置幾乎全為多塊控制板式的插件箱。單相全控橋晶閘管整流系統(tǒng)，就需 4塊觸發(fā)器板、一塊正電源板、一塊負(fù)電源板、一塊保護(hù)板、一塊調(diào)節(jié)板，共 8塊控制板。用量較大的晶閘管三相全控整流系統(tǒng)，在這時(shí)為 6塊觸發(fā)器板：一塊調(diào)節(jié)板，一塊保護(hù)板，一塊給定板，兩塊電源板，一塊放大板共 12塊控制板，組成插件箱結(jié)構(gòu)。由于分立器件分散性大，其參數(shù)易受環(huán)境溫度等變化的影響而漂移，決定了這一階段晶閘管的觸發(fā) 器的可靠性相對(duì)較差，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配線較復(fù)雜，使用起來(lái)不很方便。 2)成熟應(yīng)用的集成期 為了彌補(bǔ)分立器件構(gòu)成的晶閘管觸發(fā)器之上述缺點(diǎn)，上世紀(jì) 70年代后期至今，世界上電力電子技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家不斷推出了模擬集成觸發(fā)器，使晶閘管的觸發(fā)器從多塊板變?yōu)橐粔K控制板，使用極為方便，成為電力電子成套裝置所用觸發(fā)器的主流。 3)具有極高精度的數(shù)字化提高性能期 微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使電力電子行業(yè)可以方便地應(yīng)用微單片機(jī)技術(shù)來(lái)制 作觸發(fā)器，從而使晶閘管觸發(fā)器的控制精度和相位控制更加精確，使用更加方便。 同時(shí)，數(shù)字觸發(fā)器因不存在模擬觸發(fā) 器的分散性等缺陷，故使觸發(fā)器技術(shù)又向前推進(jìn)了一步。 1． 2 施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器早在 1938 年就由 Otto Schmitt 提出。因?yàn)槭┟芴赜|發(fā)器具有磁滯特性 , 即使輸入信號(hào)中含有大量的噪聲 , 施密特觸發(fā)器可產(chǎn)生良好的脈沖信號(hào) , 所以被廣泛用于降低系統(tǒng)或裝置對(duì)噪聲和干擾信號(hào)的靈敏度 , 實(shí) 現(xiàn)波形變換或整形及電壓鑒幅電路 。 或者與電阻電容連接 , 形成振蕩 , 作為 各種定時(shí)器和振蕩器。 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器， 施密特觸發(fā)器是一種用途十分廣泛的脈沖單元電路。 施密特觸發(fā)器又稱施密特反相器 ,是脈沖波形中經(jīng)常使用的一種電路 .它在性能上有兩個(gè)重要的特點(diǎn) ： 第一 、 輸入信號(hào)從低電平上升的過(guò)程中 ,電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入電平 ,與輸入信號(hào)從高電平下降的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同 . 第二 、 電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí) ,通過(guò)電路內(nèi)部的正反饋過(guò)程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡 . 利用這兩個(gè)特點(diǎn)不僅能降邊沿變化緩慢的信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形波 ,而且可 以將疊加在矩形脈沖高 .低電平上的噪聲有效地清除 施密特觸發(fā)器 是一種脈沖整形電路，它的電壓傳輸特性是一條具有滯回特性的曲線，即觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖胶陀筛唠娖阶優(yōu)榈碗娖剿鶎?duì)應(yīng)的閾值電壓是不同的 。施密特觸發(fā)器可對(duì)輸入波形進(jìn)行變換和整形?；夭铍妷?△ UT 和閾值電壓 UT1和 UT2 是其主要參數(shù)。利用它所具有的電位觸發(fā)特性，可以進(jìn)行脈沖整形，把邊沿不夠規(guī)則的脈沖整形為邊沿陡峭的矩形脈沖；通過(guò)它可以進(jìn)行波形變換，把正弦波變換成矩形波；另一個(gè)重要用途就是進(jìn)行信號(hào)幅度鑒別，只要信號(hào)幅度達(dá)到某一設(shè)定值，觸發(fā)器就翻轉(zhuǎn)，所以常稱它為鑒幅器。用施密特觸發(fā)器還能組成多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 2 施密特觸發(fā)器 如果電路中輸入信號(hào)的波形邊沿很差 ， 用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就無(wú)法進(jìn)行整形了 ，而施密特觸發(fā)器能把緩慢變化的波形變換成數(shù)字電路 所需要的矩形波 。 施密特發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài) ， 但是它和前面介紹的觸發(fā)器不同 ， 施密特觸發(fā)器對(duì)兩個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和維持都依賴于外加觸發(fā)信號(hào) 。 2． 1 電路組成 圖 11（ a） 是用與非門組成的施密特觸發(fā)器電路 ， 它由三個(gè)與非門 G1 、G2 、 G3 和一個(gè)二極管 D 組成 。 其中 ， 門 G1 、 G2 組成基本 RS 觸發(fā)器 ， 二極管 D 為電平平移二極管 。 2． 2 工作原理 為利于我們分析 ， 假設(shè)輸入信號(hào)為如圖 11（ b） 所示的三角波 。 （ 1） 第一穩(wěn)態(tài) 當(dāng)輸入信號(hào) ui為低電平時(shí) ， 門 G3關(guān)閉 ， 輸出 R 為高電平 。 ui雖然經(jīng)二極管D 到門 G2的輸入端 S,但 S 仍然是低電平 ,對(duì)于基本 RS 觸發(fā)器有 Q＝ 1,Q＝ 0,電路處于穩(wěn)態(tài) 。 （ 2） 第二穩(wěn)態(tài) 當(dāng)輸入信號(hào)漸漸上升 ,使 S 端達(dá)到門 G2的開(kāi)門電平 (設(shè)與非門的開(kāi)門電平為 V)時(shí) ,門 G2仍不能開(kāi)啟 ,這是因?yàn)殚T G2的另一個(gè)輸入端 Q
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