在电子工程领域,脉冲产生电路和定时电路是至关重要的组成部分,广泛应用于通信、控制、数据处理等各种系统中。脉冲产生电路主要用于生成特定形状和频率的脉冲信号,而定时电路则负责控制这些脉冲的持续时间和间隔。
第13章的主题是“脉冲产生电路和定时电路”,首先介绍了脉冲的基本概念。脉冲信号是一种在短时间内作用于电路的电压或电流变化,其波形多样,包括矩形波、方波、尖脉冲、锯齿波、三角波和阶梯波等。每种波形都有其独特的应用,比如矩形波常用于数字电路中,而锯齿波和三角波则常见于模拟电路和波形发生器。
脉冲的特征通常通过一系列参数来描述,例如脉冲幅度(Um),定义了脉冲电压的最大变化;脉冲宽度(tw),衡量脉冲从上升到下降0.5Um所需的时间;上升时间(tr)和下降时间(tf),分别表示脉冲前沿从0.1Um升至0.9Um和从0.9Um降至0.1Um所需的时间;脉冲周期(T)是连续重复脉冲之间的时间间隔,其倒数为脉冲重复频率(f)。
555集成定时器电路是本章的重点,它是一种中规模集成电路,具有极高的灵活性和实用性。555定时器可以配置成多谐振荡器、单稳态触发器或施密特触发器,只需添加少量外部电阻和电容。常见的555定时器类型有TTL和CMOS,尽管它们的内部实现可能略有不同,但逻辑功能和引脚布局保持一致。这里以CMOS集成定时器CC7555为例进行讲解。
CC7555的电路结构包括电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器和放电开关等部分。电阻分压器由三个相等阻值的电阻构成,提供比较器C1和C2的基准电平。比较器C1和C2的输出直接影响基本RS触发器的状态,进而决定电路的输出。RS触发器由两个或非门组成,其输出端的状态受到比较器的控制。此外,CC7555还有一个专门的复位端(引脚4),可以通过外部电路将其置“0”。
放电开关由MOS管组成,允许快速放电电容,以控制脉冲的结束。通过调整外部电阻和电容的值,可以精确地设定555定时器产生的脉冲宽度和频率。
脉冲产生电路和定时电路是电子设计的核心技术,555定时器作为其中的经典组件,因其简单易用和多功能性而备受青睐。理解和掌握这些知识对于设计和分析各种电子系统至关重要,无论是简单的定时任务还是复杂的信号处理应用,都需要这些基础电路的支持。