畢業(yè)設(shè)計(jì)-施密特觸發(fā)器的原理及應(yīng)用研究(編輯修改稿)
2025-01-06 19:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 仍為低電平只有當(dāng)ui繼續(xù)上升到 UT ＋ （ 稱為上升觸發(fā)電平 ） 時(shí) ,門 G３ 開(kāi)啟 ,于是輸出 R 為低電平 ，這時(shí)電路發(fā)生翻轉(zhuǎn) ， 使 Q ＝ 0、 Q ＝ 1,電路進(jìn)入另一個(gè)穩(wěn)態(tài) .ui繼續(xù)上升 ,電路保持第二穩(wěn)態(tài)不變 。 （ 3） 返回第一穩(wěn)態(tài) 當(dāng)輸入信號(hào)下降 ， 未達(dá)到 UT － （ 稱為下降觸發(fā)電平 ） 之前 ， 觸發(fā)器仍處 于第二穩(wěn)定狀態(tài) 。 當(dāng)下降到 UT － 時(shí) ,S 端的電平開(kāi)始低于門 G２ 的關(guān)門電平 ,使門 G２ 關(guān)閉 ， 其輸出端 Q 為高電平 。在門 G２ 關(guān)閉之前 ， ui值已將門 G３ 關(guān)閉 ,其輸出 R變?yōu)楦唠娖?。 這是因?yàn)?ui 比 S 低了一個(gè)二極管壓降 （ V） ,所以在 S 的電平 下降到門 G３ 的關(guān)門電平之前 ， ui 的電平已低于門 G３ 的關(guān)門電平 ， 由于此時(shí)門 G１ 的兩個(gè)輸入端都為高電平 ， 使 Q 為低電平 ， 因此電路又回到原來(lái)的狀態(tài) ，即第一穩(wěn)態(tài) ， Q ＝ 1 、 Q ＝ 0 。 其工作波形如圖 11（ b） 所示 。 很顯然 ，該電路有兩個(gè)穩(wěn)態(tài) ， 而觸發(fā)器狀態(tài)的變化和 維持是依賴于外加的輸入信號(hào) ， 并且從圖中可以看出 ， 該電路把三角波變成了矩形波 。 2． 3 回差特性 從上面的分析可以看出 ， 在 ui 上升的過(guò)程中 ， 只有當(dāng) ui 上升到 UT ＋ 時(shí) ， 觸發(fā)器就能從第一穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài) ； 在 ui 下降的過(guò)程中 ， 僅當(dāng) ui 下降到 UT －時(shí) ， 電路才會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn) ， 返回第一穩(wěn)態(tài) 。 由于這兩次的觸發(fā)電平存在著差值 ， 所以我們把這種使電路從一種穩(wěn)態(tài) 翻轉(zhuǎn)為另一種穩(wěn)態(tài)所輸入電平不同的現(xiàn)象稱為回差現(xiàn)象 。 上升觸發(fā)電平 UT ＋ 和下降觸發(fā) 電平 UT － 的差值 ， 稱為回差電壓 ， 即 Δ U ＝ UT ＋ － UT － 我們 把施密特這種固有的特 點(diǎn)稱為回差特性 也叫做滯回特性其回差特性的曲線如圖 12所 示 圖 12 回差特性曲 3 555定時(shí)器 3． 1 555 定時(shí)器簡(jiǎn)介 555 定時(shí)器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。 555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可 在 ~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。 555 定時(shí)器 成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 及施 密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作 為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面 。 3． 2 555 定時(shí)器內(nèi)部電路圖 555 定時(shí)器內(nèi)部電路 圖 13 所示 圖 13 555 定時(shí)器內(nèi)部電路圖 各引腳功能如下： 1 腳：外接電源負(fù)端 VSS接地，一般情況下接地 ； 2 腳： TR 低觸發(fā)端； 3 腳：輸出端 us； 4 腳： RD是直接清零端，當(dāng) RD端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR，TH處于何種電平。時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平； 5 腳： CO 為控制電壓端， 若此端外接電壓，則 可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只 電容接地，以防引入干擾； 6 腳： TH高觸發(fā)端； 7 腳：放電端，該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器 時(shí)電容放電； 8 腳：外接電源 VCC， TTL 電路 VCC的范圍是 ， CMOS 電路 VCC的范圍是 318V； 3． 3 555 定時(shí)器的工作原理 比較器 C1的相同輸入端 V+為閾值入端，當(dāng) V+2VCC3 時(shí)， C1輸入 1， RS觸發(fā)器被復(fù)位， Q=0，放電管 T 導(dǎo)通， 555 定時(shí)器輸出 u0為 0，當(dāng) V+2VCC3 時(shí)，C1輸出為 0， RS 觸發(fā)器的輸出取決于 C2的輸出和原有狀態(tài)。比較器 C2的反相端 V為觸發(fā)器輸入端，當(dāng) V2VCC3 時(shí) ,C2輸出為 1， RS 觸發(fā)器被置位， Q 為 1，T 被截止，輸出端 u0為 1，當(dāng) V2VCC3 時(shí)， C2輸出為 0， RS 觸發(fā)器輸出維持不變。禁止閾值輸入端電壓 V+2VCC3 與觸發(fā)器輸入電壓 V2VCC3 同時(shí)出現(xiàn)。此外，當(dāng)復(fù)位端為低電平時(shí)， T2導(dǎo)通， RS 觸發(fā)器被復(fù)位， Q 為 0，與 C1,C2的輸入無(wú)關(guān)，如 果在電壓控制端外接一個(gè)電壓，則 C1和 C2的參考電壓值發(fā)生改變，時(shí)而使電路的閾值電平，觸發(fā)電平隨之改變，影響電路的定時(shí)參數(shù)。 3． 4 用 555 定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器 將 555 定時(shí)器的閾值輸入端和觸發(fā)端相接，即構(gòu)成施密特觸發(fā)器，電路和簡(jiǎn)化電路分別如圖 14（ a），（ b）所示。 如果 V1由 0V開(kāi)始逐漸增加，當(dāng) V1VCC3 時(shí) ，根據(jù) 555 定時(shí)器功能表可知，輸出 V0為高電平； V1 繼續(xù)增加，如果 VCC3 V12VCC3 ，輸出 V0維持高電 平不變； V1再增加，一旦 V12VCC3 ， V0就由高電平跳變?yōu)榈碗娖?；之?V1再增加，仍是V12VCC3 ，電路輸出端保持低電平不變。 如果 V1由大于 2VCC3 的電壓值逐漸下降，只要 VCC3 V12VCC3 ，電路輸出狀態(tài)不變，仍為低電平；只有當(dāng) V1.VCC3 時(shí)，電路才再次跳轉(zhuǎn)， V0就由低電平跳變?yōu)楦唠娖健? 如果輸入 V1的波形是三角波，電路的工作波形和電壓傳 輸特性曲線為下圖所示 圖 15 所示施密特觸發(fā)器的正，負(fù)向閾值電壓分別為 2VCC3 和 VCC3 。不難理解，如果將施密特觸發(fā)器控制電壓（ 5 腳）端接 VIC，通過(guò)改變 VIC可以調(diào)節(jié)電路的回差電壓的大小。 4 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用非常的廣泛，下面介紹幾個(gè)典型的應(yīng)用。 4． 1 波形轉(zhuǎn)換 例如，在施密特觸發(fā)器的輸入端加入正弦波，根據(jù)電路的電壓傳輸特性，可對(duì)應(yīng)畫出輸出電壓的波形，如圖 16 所示。施密特觸發(fā)器將正弦
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