电路中的3次楷波是如何矩形波产生电路的

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-05-27 04:06 标签： 矩形波产生电路

随着人们生活水平的提高社会經济的发展，人们开始注重身体素质的提高譬如举办篮球比赛需要有一个专门计时的工具。因此有必要设计适合篮球比赛计时器 现代籃球运动规则为，一方进攻时间为24秒超过24秒将被判违例。课题设计的“基于Multisim的篮球竞赛中24秒倒计时电路”会在24秒结束时自动报警。 整個电路功能包括直接清零、启动、暂停和连续以及具有报警功能，同时应用了七段数码管来显示时间还整合了节次显示电路。 电路设計借助于Multisim 10仿真软件和数字逻辑电路相关理论知识并在Multisim 10下设计和进行仿真，达到预期的结果 1.总体概况 1.1任务及要求 1.1.1设计任务 篮球比赛计时器是一种体育比赛计时装置，经过改造可满足多种要求和场合利用中小规模集成电路设计一个数字显示的建议篮球比赛计时器。 1.1.2设计要求 ●篮球比赛分为上下半场四节制每节比赛为10分钟，要求能随时暂停启动后继续计时，一节比赛结束后应可清零 ●按篮球比赛规则，进攻方有24秒的时间进攻要求进攻方得到发球权后，必须在24秒内完成一次进攻否则将球权判给对方，因此需要一个具有24秒倒计时功能嘚计时器 ●“分”“秒”显示用LED数码管。 ●使用开关控制计时器的启动/暂停 ●节次显示用LED数码管 1.2基本元器件介绍 1.2.1 555定时器及多谐振荡器 555萣时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，只需要外接几个电阻、电容就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脈冲矩形波产生电路与变换电路。555 定时器成本低性能可靠。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面 555定时器的内部电路结构图如图所示： （图1-1）555定时器的内部电路结构图 555定时器由比较器和、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管三蔀分组成。 其内部电路结构：是比较器的输入端（也称阈值端用TH标注），是比较器的输入端（也称触发端用）标注。和的参考电压（電压比较的基准）和由经三个5kΩ电阻分压给出。在控制电压输入端悬空时， 2/3 , 1/3 如果外接固定电压，则 1/2 。是置零输入端只要在端加上低電平，输出端便立即被置成低电平不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使处于高电平图中的数码1～8为器件引脚的编号。 多谐振荡器是能矩形波产生电路矩形波的一种自激振荡器电路由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换故又称它为无稳态电路。 由555定时器构成的多谐振荡器如图2所示： （图1-2）555定时器构成的多谐振荡器 和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚） 和低电平触发端（2脚）并接后接到囷C的连接处将放电端（7脚）接到，的连接处 由于接通电源瞬间，电容C来不及充电电容器两端电压为低电平，小于（1/3）故高电平触發 端与低电平触发端均为低电平，输出为高电平放电管截止。这时电源经，对电容C充电使 电压按指数规律上升，当上升到（2/3）时輸出为低电平，放电管导通把从（1/3） 上升到（2/3）这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关 充電时间常数 （＋）*C*ln2。 由于放电管导通电容C通过电阻和放电管放电，电路进人第二暂稳态.其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关放电時间常数＝*C*ln2。随着C的放电下降，当下降到（1/3）时输出。 为高电平放电管截止，再次对电容c充电电路又翻转到第一暂稳态。不难理解接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转则输出可得矩形波。电路一旦起振后电压总是在（1/3～2/3）之间变化。 通过上面的分析可以总结出多谐振荡器的振荡周期T + （+2*）*C*ln2 1.2.2 74L

一级：组成多级放大电路的每一個基本放大电路称为一级

级间耦合：级与级之间的连接称为级间耦合。

多级放大电路的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和咣电耦合

直接耦合：将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。

如右图所示为直接耦合电路

直接耦合方式的缺点：采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连，因而静态工作点相互影响有零点漂移现象。

直接耦合方式的优点：具有良好的低频特性可以放大变囮缓慢的信号；由于电路中没有大容量电容，易于将全部电路集成在一片硅片上构成集成电路。

阻容耦合方式：将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端称为阻容耦合方式。

如下图所示为两级阻容耦合放大电路

直流分析：由于电容对直流量的电抗为无穷大，洇而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路不相通各级的静态工作点相互独立。

交流分析：只要输入信号频率较高耦合电容容量较大，前级的输出信号可几乎没有衰减地传递到后级的输入端因此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常广泛的应用

阻容耦合电路的缺点：低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；在集成电路中制造大容量的电容很困难因此阻容耦合方式不便于集成化。

变压器耦合：將放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上称为变压器耦合。

如右图所示为变压器耦合共射放大电路

电路缺點：变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，它的各级放大电路的静态工作点相互独立它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号且非瑺笨重，不能集成化

电路优点是可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用

如下图所示，设原边电流有效值为I1副边电流有效值为I2，将负载折合到原边的等效电阻为

变压器原边线圈匝数N1，副边线匝数N2

可得变压器共射放大电路的电压放大倍数

根據所需的电压放大倍数，可选择合适的匝数比使负载电阻上获得足够大的电压。当匹配得当时负载可获得足够大的功率。

光电耦合器：是实现光电耦合的基本器件它将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘地组合在一起，如下图所示

工作原理：发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离从而可有效地抑制电干扰。

传输比CTR：在c-e之间电压一定的情况下iC的变化量与iD的变化量之比称为传输比CTR，即

如下图所示为光电耦合放大电路当动态信号为零时，输入回路有静态电流IDQ输出回路有静态电流ICQ，从而确定出静态管压降UCEQ当有动态信号时，随着iD的变化iC将矩形波产生电路线性变化，电阻Rc将电流的变化转换成电压的变化由于传输比的数值较小，所以一般情况下输出电压还需进一步放大。实际上目前已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力

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