脉冲发生器
要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。此时需要分别设计60进制，24进制计数器，各计数器输出信号经译码器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。
值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用手动调整。手动调整可利用手动的节拍调准显示时间。
C D4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
CD4060引角图
CD4060内部方框图
CD4060B典型振荡器连接
上图-RC振荡器下图-晶体振荡器
RC振荡器中T=2.2R1C，R2=2*R1~10*R1
脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出
CD4060秒脉冲发生器电路
设计题目：秒脉冲发生器的设计 设计小组：第三组
1 秒脉冲发生器整体设计方案 1.1秒脉冲发生设计方案概述 秒脉冲发生器是由100HZ时钟产生电路和分频电路两部分构成，其中100HZ时钟产生电路主要由555定时器组成的时钟电路，主要用来产生100HZ的脉冲信号；分频电路主要由74LS192组成的100进制计数器电路，主要用于将100HZ 脉冲信号分成1HZ脉冲信号。该方案通过了Multisim软件仿真，并得到了1HZ的脉冲信号，基本实现了工程训练的要求。
1.2 秒脉冲发生器整体设计电路设计图 图1 秒脉冲发生器整体设计电路设计图1.3 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图 图2 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图
2 各分电路的元件介绍及设计方案 2.1 100HZ时钟产生电路 图3 100HZ时钟产生电路 2.1.1元件介绍 555芯片引脚图及引脚描述： 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。
第六章 一、选择题 1．脉冲整形电路有。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.555定时器2．多谐振荡器可产生。 A.正弦波 B.矩形脉冲 C.三角波 D.锯齿波 3．石英晶体多谐振荡器的突出优点是。 A.速度高 B.电路简单 C.振荡频率稳定 D.输出波形边沿陡峭 4．T T L单定时器型号的最后几位数字为。 A.555 B.556 C.7555 D.7556 5．555定时器可以组成。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.J K触发器6．用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端C O外接10V电压时，回差电压为。 A.3.33V B.5V C.6.66V D.10V 7．以下各电路中，可以产生脉冲定时。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.石英晶体多谐振荡器 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1.施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。（） 2.施密特触发器有两个稳态。（） 3.多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数成正比。（） 4.石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R、C成正比。（） 5.单稳态触发器的暂稳态时间与输入触发脉冲宽度成正比。（） 6.单稳态触发器的暂稳态维持时间用t W表示，与电路中R C成正比。（） 7.采用不可重触发单稳态触发器时，若在触发器进入暂稳态期间再次受到触发，输出脉宽可在此前暂稳态时间的基础上再展宽t W。（）
8.施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（） 三、填空题 1．555定时器的最后数码为555的是产品，为7555的是 产品。 2．施密特触发器具有现象，又称特性；单稳触发器最重 要的参数为。 3．常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。 4．为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入态。 四、练习题 1. 如图所示的单稳态触发器电路中，G 1 和G 2 为CMOS 或非门，电源电压V DD =15V 。已知R d = 100k Ω，R = 51 k Ω，C d = 1000pF ，C = 0.01 μ F 。试计算输出脉冲的宽度和幅度。 2. TTL 与非门和二极管D 组成的施密特触发器电路如图所示。已知与非门的V T = 1.1V ，二极管导通压降V D = 0.7V 。试求电路的V T+ 、V T －和回差电压△ V 的值。
4 脉冲信号产生电路 4.1 实验目的 1．了解集成单稳态触发器的基本功能及主要应用。 2．掌握555定时器的基本工作原理及其性能。 3．掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理、设计及调试方法。 4.2 实验原理 1．集成单稳态触发器及其应用 在数字电路的时序组合工作中，有时需要定时、延时电路产生定时、展宽延时等脉冲，专门用于完成这种功能的IC，就是“单稳延时多谐振荡器”，也称“单稳触发器”。其基本原理是利用电阻、电容的充放电延时特性以及电平比较器对充放电电压检测的功能，实现定时或延时，只需按需要灵活改变电阻、电容值大小，就可以取得在一定时间范围的延时或振荡脉冲输出。常用的器件有LS121/122、LS/HC123、LS/HC221、LS/HC423、HC/C4538及CC4528B等。 集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。在这一过程中，电路输 出一个具有一定宽度的脉冲，其宽度与电路的外接定时元件C ext 和R ext 的数 值有关。 图4-1
集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。它的逻辑符号及功能表如图4-1、表4-1所示。 在表4-1中“正”为正脉冲，“负”为负脉冲。 LS/HC123的特点是，复位端CLR也具有上跳触发单稳态过程发生的功能。 在C ext >1000pF时，输出脉冲宽度t w ≈0.45R ext C ext 。 器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发（即Q=1）后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个t w （该电路定时的脉冲宽度）时间，Q才变为0，如图4-2所示： 图4-2 74LS123的使用方法： （1）有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。 （2）连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。 （3）CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。 （4）按图4-3、3-5-4连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。 图4-3 图4-4 2．555时基电路及其应用 555时基电路是一种将模拟功能和数字逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的新型集成电路，又称集成定时器，它的内部电路框图如图4-5所示。 图4-5 电路主要由两个高精度比较器C 1、C 2 以及一个RS触发器组成。比较器 的参考电压分别是2/3V CC 和1/3V CC ，利用触发器输入端TR输入一个小于 1/3V CC 信号，或者阈值输入端TH输入一个大于2/3V CC 的信号，可以使触发 器状态发生变换。CT是控制输入端，可以外接输入电压，以改变比较器的参考电压值。在不接外加电压时，通常接0.01μF电容到地，DISC是放电输入端，当输出端的F=0时，DISC对地短路，当F=1时，DISC对地开路。 R D 是复位输入端，当R D =0时，输出端有F=0。 器件的电源电压V CC 可以是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，当 电源电压为+5V时，电路输出与TTL电路兼容。555电路能够输出从微秒级到小时级时间范围很广的信号。 （1）组成单稳态触发器 555电路按图4-6连接，即构成一个单稳态触发器，其中R、C是外接定时元件。单稳态触发器的输出脉冲宽度t w ≈1.1RC。 图4-6 （2）组成自激多谐振荡器 图4-7 自激多谐振荡器电路 按图4-7连接，即连成一个自激多谐振荡器电路，此电路的工作过程
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 顺序脉冲产生电路设计 班级计算机1304 学号2013040101178 学生姓名万延正 指导教师孙克梅
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目顺序脉冲产生电路设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 要求设计一个顺序脉冲产生电路，能将预先设定的并行数据转换为串行脉冲输出，具体要求如下： ①电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平； ②具有启动按键，每按一次启动键，电路就串行输出预先设定的16个数据； ③输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0； ④具有输出信号指示灯，表明输出信号的高低电平，灯亮表示1，不亮表示0； ⑤具有时钟信号指示灯，在每个式中信号周期内闪烁一次。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1．阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2．赵淑范，王宪伟主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：清华大学出版社，2006年 3．孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4．杨志忠主编. 电子技术课程设计. [M]北京：机械工业出版社，2008年 五、按照要求撰写课程设计报告
成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日
一、概述 在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。该顺序脉冲由555定时器产生，用16个开关设定输入16个并行数据的高低电平，每次按键，电路就会串行输出预先设定的16个数，输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0。该电路具有输出信号指示灯，灯亮的次数表示输入高电平的个数。在每个周期内，时钟指示灯只闪烁一次。 一、方案论证 根据实验要求，我选取两片74LS165芯片将其串联，74LS165芯片是并行输入， 串行输出移位寄存器。从而实现电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平。电路主要由顺序脉冲产生电路，移位寄存电路，状态指示电路，电源电路组成。原理图如图1所示： 图1 总电路框架图 二、电路设计 1、时钟脉冲产生电路如图2所示。 图2 时钟脉冲产生电路
脉冲波形发生电路设计一．实验目的 1.学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。 2.学习按模块划分电路的设计与调试的方法。二．555内部结构图和芯片引脚图 555内部结构图： 555引脚图：
三．红外发射管和光电三极管的工作原理 1.红外发射管： 红外光发射管具有单向导电性。只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a）。此次实验中的R1 建议选取1k?。 2.光电三极管： 光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a）所示。其符号如图3（b）所示，常见外形如图3（c）所示。 有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC，合理选取接收电路中R2 的阻值。其应用参考电路参见图2（b）。
四．实验任务及电路图 1.电路原理图 VCC VCC 2.设计思路 首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。 然后考虑输入。为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常
运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。 同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。 最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有压差的，即（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以=1，Q=0，=0，内部三极管导通，=1，保持0，所以LED就会灭掉。而且是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以之后电路的情况并不是能准确预测的。 解决这个问题的思路就是希望能在时，保持1，这样跳变为1之后就有，LED保持亮着，而且经过1~2秒后熄灭。 实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。 为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。 3.参数计算 （1）R2阻值的选取： 为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 k?左右。 （2）R3和C3的选取
一、硬件电路设计 （1）复位电路 复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始。在单片机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。如图1所示为复位电路： 图1复位电路 开机瞬间RST获得高电平，随着电解电容C3的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。若该高电平能保持足够2个机器周期，就可以实现复位操作。根据经典电路选择参数，选取C3=10μF，R1=10KΩ。 （2）晶振电路 单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本次设计中，采用的是12MHz晶振，配上30pF的电容，构成谐振，这样有助于输出稳定的波形。图2所示为晶振电路： 图2晶振电路
在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C1和C2的作用是稳定振荡频率和快速起振。根据经典电路选择参数，本电路选用晶振12 MHz，C1=C2=33PF。其中晶振周期（或外部时钟信号周期）为最小的时序单位。 (3)串口调试电路 二、程序设计 程序思路说明：只需要4个按键。关于频率和占空比的确定，对于12M晶振，输出频率为1KHZ,这样定时中断次数设定为 10，即10MS 中断一次，则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为10ms，这样可以设 * *定占空比可从1-99%变化。即10ms*100=1s #include
实验8 脉冲信号产生电路 一、实验目的 1. 掌握用基本门电路构成多谐振荡器的方法。 2. 熟悉单稳态触发器的工作原理和参数选择。 3. 熟悉施密特触发器的脉冲整形和应用。 二、实验原理 脉冲信号产生电路是数字系统中必不可少的单元电路。如同步信号、时钟信号和时基信号等都由它产生。产生脉冲信号的电路通常称为多谐振荡器。它不需信号源，只要加上直流电源，就可以自动产生信号。脉冲的整形通常应用单稳态触发器或施密特触发器实现。 脉冲信号的产生与整形可以用基本门电路来实现。现在已经有集成单稳态触发器、集成施密特触发器。另外用555 定时器也可以产生脉冲或实现脉冲整形。本实验主要研究用基本门电路组成的脉冲产生和整形电路。 1. 多谐振荡器 (1) TTL 门电路构成的多谐振荡器 由于 TTL 门电路 速度快，它 适宜于产生 中频段脉冲 源，图2.8.1 是由TTL 反向器构成的全对称多谐振荡器，若取C1= C2 = C，R1= R2= R，则电路完全对称，电容充放电时间相等，其振荡周期近似为Ｔ=1.4 RC。一般R1、R2的取值不超过1K，若取R1= R2 = 500Ω ，C1= C2=100pF~100μF，则其振荡频率的范围为几十赫到几十兆赫。 (2) 环形多谐振荡器 图 2.8.2 是用TTL 与非门构成的环形多谐振荡器，图中取R1=100Ω ，R W在2kΩ ~50kΩ之间变化，可调电容C的变化范围是100pF 到50μF，则振荡频率可从数千赫变到数兆赫。电路的振荡周期为Ｔ= 2.2 RC，其中R = R1+R W。
(3) 晶体振荡器 用TTL 或CMOS 门电路构成的振荡器幅度稳定性较好，但频率稳定性较差，一般只能达到10-2~10-3数量级。在对频率的稳定度、精度要求高的场合，选用石英晶体组成的振荡器较为适合。其频率稳定度可达10-5以上。图2.8.3 是用CMOS 芯片CD4069 和 晶体构成的多谐振荡器，C o一般取20pF。C S取10~30pF，其输出频率取决于晶体的固有振荡频率。 2. 单稳态触发器 稳态触发器的特点是它只有一个稳定状态，在外来脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳态。暂稳态维持一段时间ＴW 以后，将自动返回到稳定状态。ＴW大小与触发脉冲无关，仅取决于电路本身的参数。单稳态触发器一般用于定时、整形及延时等。单片集成的单稳态触发器有74LS122，CC4098 等。 图 2.8.4 是用与非门构成的微分型单稳态触发器，其输出脉冲宽度为：Ｔw= 0.8RC。 3. 施密特触发器 施密特触发器的特点是：电路有两个稳定状态，电路状态的翻转依靠外触发电平来维持。一旦外触发电平下降到一定电平 后，电路 立即恢复 到初始稳 态。其工
高压脉冲产生电路图 如图所示是由7位二进制计数器／分频器CD4024、四2与非门集成电路CD4011、六反相器CD4069、12位二进制计数器／分频器集成电路CD4040以及模拟开关CD4066等组成的高压脉冲产生电路图，该电路主要应用于脉冲点火器及治疗仪中。高压脉冲产生电路该电路由电源电路、脉宽控制电路、多谐振荡器、倒相电路、脉冲群间隔控制电路、输出驱动电路和输出控制电路等组成。（1）电源电路是由熔断器FU1及FU2、电源开关K1、电源变压器 如图所示是由7位二进制计数器／分频器CD4024、四2与非门集成电路 CD4011、六反相器CD4069、12位二进制计数器／分频器集成电路CD4040以及模拟开关CD4066等组成的高压脉冲产生电路图，该电路主要应用于脉冲点火器及治疗仪中。 高压脉冲产生电路 该电路由电源电路、脉宽控制电路、多谐振荡器、倒相电路、脉冲群间隔控制电路、输出驱动电路和输出控制电路等组成。 （1）电源电路是由熔断器FU1及FU2、电源开关K1、电源变压器T1、整流桥堆UR、滤波电容器C8及C7、限流电阻器R8、电源指示发光二极管VL1和三端集成稳压器LM7805等组成。 （2）多谐振荡器是由CD4011内部的两个与非门电路A10及A7、石英晶振BC、电容器C6和电阻器R16组成。 （3）倒相电路是由CD4069内部的非门电路A1～A5组成。
（4）脉冲控制电路是由CD4040和D2内部的两个与非门电路A8及A9组成。 （5）脉冲群间隔控制电路是由CD4024、选择开关V和六非门集成电路D5内部的非门电路A6组成。 （6）输出控制电路是由CD4066、按钮K3、电阻器R11及R10和电容器C1等组成。 （7）输出驱动电路是由晶体管V1～V4、脉冲升压变压器T2及T3、电位器RP1及RP2、电容器C2及C3、电阻器R1及V和发光二极管VL2及VL3组成。 电源开关K1接通后，220V交流电压通过T1降压、UR整流及C8滤波后，产生9V直流电压，该电压一路经D1稳压为+5V，作为D2～D6的工作电压，一路直接供给输出驱动电路。其中+5V电压还经R8限流后将VL1点亮。 多谐振荡器振荡工作后，从D2的3脚输出低频振荡信号，此信号加至脉宽控制电路中D3的/C/P端进行分频处理。经D3分频处理后的脉冲信号分为两路：一路脉冲信号从D3的Q9端输出，经脉冲群间隔控制电路中的D4再次分频后，从D4的3脚、4脚和5脚分别输出不同频率的脉冲信号；另一路从D3的3脚和5脚输出，经D2内部的与非门电路A9和A8选通处理成窄脉冲信号后，加至D6的10脚。由选择开关0从D4的3～5脚输出的三种信号中选择出某一种频率的脉冲信号，再经D5内部的非门电路缓冲整形及倒相处理后，产生两路相位相反的脉冲群间隔控制信号，分别加至D6的6脚和12脚。D6内部的模拟开关S1和S3在D5的8脚和6脚脉冲信号的控制下，间断地接通与关闭。D6的8脚和11脚外接的两路输出驱动电路在模拟开关S1和S3的控制下，工作在开关状态。脉冲升压变压器交替产生高压脉冲串。
1．P W M信号概述 脉冲宽度调制（PWM）信号广泛使用在电力变流技术中，以其作为控制信号可完成DC-DC 变换（开关电源）、DC-AC变换（逆变电源）、AC-AC变换（斩控调压）和AC-DC变换（功率因数校正）。 产生PWM信号的方法有多种，现分别论述如下： 1）普通电子元件构成PWM发生器电路 基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较，产生可调占空比PWM信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。 此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点是电路集成度低，不利于产品化。 2）单片机自动生成PWM信号 基本原理是由单片机内部集成PWM发生器模块在程序控制下产生PWM信号。 优点是电路简单、便于程序控制。缺点是不利于学生观测PWM产生过程，闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。 3）可编程逻辑器件编程产生PWM信号 基本原理是以复杂可编程逻辑器件（CPLD）或现场可编程门阵列器件（FPGA）为硬件基础，设计专用程序产生PWM信号。 优点是电路简单、PWM频率和占空比定量准确。缺点是闭环控制复杂，产生SPWM信号难度大。 4）专用芯片产生PWM信号 是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。 优点是使用方便、安全，便于应用到产品设计中。缺点是不利于学生观测PWM产生过程和灵活调节各项参数。 2．电子元件构成PWM发生器电路 图1电子元件构成PWM发生器电路 3．集成芯片SG3525构成PWM发生器电路 一、PWM信号发生电路说明 实验电路中，驱动开关管的PWM信号由专用PWM控制集成芯片SG3525产生（美国
CD4060秒脉冲产生电路 一摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。诸如按时自动打铃，时间程序自动控制，定时启闭路灯，定时开关烘箱，通断动力设备，甚至各种定时电气的的自动启用等。这些都是以数字时钟作为时钟源的。 数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。 经过了数字电路设计这门课程的系统学习，特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习，我们已经具备了设计小规模集成电路的能力，借由本次设计的机会，充分将所学的知识运用到实际中去。 二主要技术指标 1.设计一个有时、分、秒（23小时59分59秒）显示的电子钟 2.该电子钟具有手动校时功能 三方案论证与选择 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。此时需要分别设计60进制，24进制计数器，各计数器输出信号经译码器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用手动调整。手动调整可利用手动的节拍调准显示时间。 CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数 器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 CD4060引脚图:
秒信号发生器电路图两个 秒信号发生器： 下面介绍的秒信号发生器可用在LED数字钟中，为数字钟提供秒基准信号。字串7 附图1电路由14位二进制串行计数器/分频器和振荡器 CD4060、BCD同步加法计数器CD4518构成的秒信号发生器。 电路中利用CD4060组成两部分电路。一部分是14级分频器，其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡器。震荡器输出经14级分频后在输出端Q14上得到1/2秒脉冲并送入由1/2 CD4518构成的二分频器，分频后在输出断Q1上得到秒基准脉冲。 检验电路是否工作，可测量CD4060的9脚有无振荡信号输出。调整微调电容可校准振荡频率。 附图2是另一款秒信号发生器电路。它由双BCD同步加计数器CD4518、四输入端与非门CD4011和四2输入端或非门CD4001等构成。 电路中利用CD4060组成两部分电路。一部分是14级分频器，
其最高分频数为16384；另一部分是由外接电子表用石英晶体、电阻及电容构成振荡频率为32768Hz的振荡器。震荡器输出经14级分频后在输出端Q14上得到1/2秒脉冲并送入由1/2 CD4518构成的二分频器，分频后在输出断Q1上得到秒基准脉冲。 检验电路是否工作，可测量CD4060的9脚有无振荡信号输出。调整微调电容可校准振荡频率。 电路中，由CD4011门I构成晶体振荡电路产生的1MHz脉冲信号，经反相器门II送至由CD4518构成的多级计数分频器。其中第一级10分频后输出为100KHz，第二级输出为10KHz，第三级输出为1000Hz，第四级输出为100Hz、第6级输出为1Hz。 由CD4011的门III、IV构成R-S触发器和CD4001的一个门组成了秒信号控制门。单允许工作开关K3置“开”位置时，允许输出秒信号；置“关”位置时，禁止输出秒信号。走时、校准开关K2置“走时”位置时，输出秒信号；置“校准”位置时，输出校准信号。若秒信号与标准时间相差较大，把K1置“快校”位置，送出10KHz信号；若接近标准时间，则置“慢校”位置，送出100Hz信号。
脉冲发生器工作原理 泥浆流动引起叶轮在其外部旋转。叶轮和脉冲发生器内部的主轴含有强力磁铁。叶轮与主轴之间的磁耦合运动产生两者间的磁力吸引。当叶轮在脉冲发生器外部旋转时，主轴则由于磁耦合作用在脉冲发生器内部旋转。 这是叶轮，这是主轴。把主轴伸入到叶轮里，来讲述这种磁耦合的强度。当试图转动主轴时，而主轴依然粘附在叶轮上。想转到主轴是非常困难的，磁耦合作用是相当强的。 脉冲发生器是一个充满油的密封单元。任何外部压力，象静水压力，可以通过这种活动的橡胶皮囊传递到脉冲发生器内部，或者对于没有橡胶皮囊的脉冲发生器，它是通过这个壳体里的活塞传递的。脉冲发生器内部与外部的压力是平衡的。由于脉冲发生器总与它周围的环境处于压力相等的状态，这样它不易损坏。压力平衡是由脉冲发生器的小直径促成的。脉冲发生器的壁较薄，能够承受足够的机械载荷，由于内外压力平衡，不必承受外部压力。 脉冲发生器内含有一个液压泵，液压泵是由六个柱塞和液缸组成。这六个柱塞随着其下端旋转斜盘的转动，在液缸内交替上下运动。通过六个柱塞的交替运动，把泵下端腔里的油，通过一组单流阀泵入到提升阀活塞液缸里。 这是活塞。在产生脉冲过程中，活塞被向上推入液缸里，使提升阀轴伸出。当活塞向上运动时，打开了液缸壁上的一组小孔，使液流回到液缸里，因此起到限制活塞继续运动和降低内部压力。 在主轴的下端是电磁发电机。它是由六个固定的线圈和八个磁极构成，当主轴旋转时，带动其下端的磁极相对线圈转动，线圈内磁场的变化从而产生电流。 主轴的旋转速度控制液压和产生电量的大小。主轴转动越快，产生电量越大。通常主轴的转速为2800rpm~3500rpm。 现在讲解更复杂的部件。我们怎样控制提升阀轴的运动？ 首先，当提升阀轴向下回缩时，让我们描述其液压油流的流动方向。(驱动活塞向上运动时)油从泵下面的腔中直接进入泵里，并通过泵和其出孔进入到活塞缸里。然而回缩活塞时(提升阀向下运动)，油顺着中心管向下流入到主阀里。 主阀内部有一个带小孔的活塞，允许一部分油直接流过主阀。流过主阀的油通过中心管向下继续流动，最终流过一个电磁控制阀，然后进入到电磁控制阀下
如何看懂脉冲电路 2010-06-2215:28:07作者:来源：21IC电子网 脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。 在电子电路中，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路，它们处理的都是不连续的脉冲信号。 电脉冲有各式各样的形状，有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的，最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um、脉冲周期T或频率f、脉冲前沿t r、脉冲后沿t f和脉冲宽度t k来表示。如果一个脉冲的宽度t k=1／2T，它就是一个方波。 脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点，或者说脉冲电路的特点是：脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来，在工作频率较高时都采用专用的开关管，如2AK、2CK、DK、3AK 型管，只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。 就拿脉冲电路中最常用的反相器电路（图1）来说，从电路形式上看，它和放大电路中的共发射极电路很相似。在放大电路中，基极电阻R b2是接到正电源上以取得基极偏压；而这个电路中，为了保证电路可靠地截止，R b2是接到一个负电源上的，而且R b1和R b2的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此，为了使晶体管开关速度更快，在基极上还加有加速电容C，在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和；在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例，脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的，这是一个特点。
脉冲发生器 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号的频率较高，因此，需要进行分频，使高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1HZ）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。此时需要分别设计60进制，24进制计数器，各计数器输出信号经译码器到数字显示器，使“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何计时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般采用手动调整。手动调整可利用手动的节拍调准显示时间。 C D4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 CD4060引角图
CD4060内部方框图 CD4060B典型振荡器连接 上图-RC振荡器下图-晶体振荡器RC振荡器中T=2.2R1C，R2=2*R1~10*R1
脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出 CD4060秒脉冲发生器电路
1．秒信号的发生电路 秒信号发生电路由集成电路555定时器与RC组成的多谐振荡器构成。需要的芯片有集成电路555定时器，还有电阻和电容。下图为其电路图： 图 3-1 秒信号发生电路 振荡电路是数字钟的核心部分，它的频率和稳定性直接关系到表的精度。因此选择555定时器构成的多谐振荡器，其中电容C1为47微法，C2为0.01微法，两个电阻R1=R2=10K欧姆。此时在电路的输出端就得到了一个周期性的矩形波，其振荡频率为： f=1.43/[(R1+2R2)C] (3-1)由公式（3-1）代入R1 ，R2和C的值得，f=1Hz。即其输出频率为1Hz的矩形波信号 2. 用555制作秒脉冲
输出频率为1Hz,占空比为50%. 由于CD4060在MULTISIM中仿真不了，所以本设计采用三片74HC161和一片74HC160IC级联，构成2^15分频器。单元电路连接如下图所示： 3、基于NE555的秒方波发生器的设计 用NE555芯片以及外围电路搭建成一个多谐振荡器，通过设计外围电路的参数输出方波频率为1Hz，故称为秒方波发生器。由于脉冲的占空比对系统的影响不大，故把占空比设计为1/3。输出方波用作计数器及D触发器的clk信号。NE555定时器引脚图如图1所示，脉冲频率公式： f=1／（R1+2R2）C㏑2 选择R1=47K，R2=47K，RV1=2K，C=10μF，形成电路图如图2所示：
图6 2kΩ Key=A 图7秒脉冲发生器 2.1振荡器电路 2.1.1 用555作振荡器 采用集成电路555定时器与RC 组成的多谐振荡器。输出的脉冲频率为 =2)2+(1=121In C R R f 1KHz ，周期T =1=f S 1ms 。取电阻为千欧级，电 容0.01uF 到0.1uF 。若参数选择：R 1=R 2=10k 欧姆，C 1=47uF 时，可以得到秒脉冲信号。虽然直接得到了秒脉冲，但从计时精度的角度考虑，振荡器的振荡频率越高，钟表计时的精度就越高，所以一般不直接输出秒脉冲信号。
数电实验实验报告实验名称脉冲信号产生电路 实验目的1.熟悉555集成时基电路的构造、工作原理及特点 2.掌握用时基电路设计脉冲信号产生电路的方法 3.掌握影响脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法 4.熟悉使用示波器测量信号周期和脉宽的方法 实验仪器 设备 通用试验箱、数字示波器、万用表、555、电阻、电容、连接线元器件555、电阻、电容 实验原理1.555定时器的工作原理：（1）内部组成电路： （2）555定时器的功能表
2.555定时器组成多谐振荡器 （1）555定时器组成多谐振荡器连线图 （2）工作原理： 电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路不需要外加触发信号，利用电源通过电阻R A、R B向电容C充电，以及通过放电三极管T放电，便产生振荡。输出信号的时间参数T=T1+T2，其中T1=0.7(R A+R B)C（正脉冲宽度）、T2=0.7R B C(负脉冲宽度)，则T=0.7(R A+2R B)C 且555要求RA、RB均应大于或等于1KΩ，但应小于或等于3.3MΩ （3）芯片引脚图
实验内容 设计一个自激多谐振荡器电路，用数字示波器观测Uc与Uo的波形，测定振荡 频率；改变RA、RB、C的值，再观测波形及频率的变化。 实验数据 记录及处 理 实验数据： R A R B C U C U T(测量) T(实际) f 47Ω100Ω10nF 1.04v 2.16v 1.840ms 1.729ms543.5HZ 100Ω47kΩ10nF 1.00V 757.6V 1.520ms 1.358ms 657.9HZ 实验结论 Vo呈方波 当电容充电时，V0输出高电平 当电容放电时，V0输出低电平 当RA:RB增大时，占空比也随之增大 频率与RA、RB、C都成反比
1．PWM 信号概述 脉冲宽度调制（PWM ）信号广泛使用在电力变流技术中，以其作为控制信号可完成DC-DC变换（开关电源）、DC-AC变换（逆变电源）、AC-AC变换（斩控调压）和AC-DC 变换（功率因数校正）。 产生PWM 信号的方法有多种，现分别论述如下： 1）普通电子元件构成PWM 发生器电路基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM 信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较，产生可调占空比PWM 信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM 信号。 此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点是电路集成度低，不利于产品化。 2）单片机自动生成PWM 信号 基本原理是由单片机内部集成PWM 发生器模块在程序控制下产生PWM 信号。 优点是电路简单、便于程序控制。缺点是不利于学生观测PWM 产生过程，闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。 3）可编程逻辑器件编程产生PWM 信号基本原理是以复杂可编程逻辑器件（CPLD ）或现场可编程门阵列器件 （FPGA）为硬件基础，设计专用程序产生PWM信号。 优点是电路简单、PWM 频率和占空比定量准确。缺点是闭环控制复杂，产生SPWM 信号难度大。 4）专用芯片产生PWM 信号 是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。优点是使用方便、安全，便于应用到产品设计中。缺点是不利于学生观测 PWM 产生过程和灵活调节各项参数。 2. 电子元件构成PWM发生器电路
图1电子元件构成PWM 发生器电路 3. 集成芯片SG3525构成PWI 发生器电路 、PWM 信号发生电路说明 实验电路中，驱动开关管的 PWM 信号由专用PWM 控制集成芯片SG3525 产生（美国Silicon General 公司生产），PWM 信号发生器电路如图 图2 PWM 信号发生器电路图 SG3525采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡 器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节 Ur 的大小，在OUTA 、 2所示。 I l 22K Rw Ur 10K R2K R5 -CZI 10K J' R2 10 R1 =±C1 15K 0.01uF VREF VCC OSC OUT VC SYNC RT D ISC OUT A CT OUT B CMPEN IN+ IN - SS GND SD +15V 15 T + 15 T HF R6 10K V_G Dz R9 30K Dz PWM 13 12 10 ----- S G3525AN 8 4148 11 14 16 4 3 6' 7 5 9 "2 1 光电隔离 上C2 T~ 100uF
精密秒脉冲发生器电路 第一种：使用价格低廉的32768HZ 晶体，配上HC4060 电路，自身工作电压 2 －6V,静态电流仅仅20 uA 左右。没有任何分频和其他多余器件，如果集成电路采用贴片封装，体积将非常小。本身具有天然的 秒闪烁脉冲信号。 也可以配套CD4060 电路，但是电压范围为 3 －18V，静态电流随电压提高而上升，在+5V 供电时，静态电流约0.25 －5uA，主要考虑的是在 3.0V 电池供电时的停振问题。而HC4060 电路工作电压可以低一些。（本电路还可以输出其他标准频率的参考信号，印刷板上预留了 5 种频率输出信号的焊盘）。 主要参数：供电：DC5V. 月误差：≤ 15S。提示：输出应该外加高输入阻抗的缓冲级。 第二种：是曾经大名鼎鼎的高频高精度晶体振荡电路，也叫“高频石英钟电路”，由于原来是驱动步进电机的，所以其输出间隔是2*0.5HZ/S,我们仅仅使用单边电路，可以得到30 个脉冲/S。其供电电压仅仅 1.5 V，神奇的低！工作电流不到1uA，输出电压也很低，因此，使用分立的PNP 三极管把电平提高到任意值。需要注意：1.5V 电源的正端子，应该就是+5V 电源的正端子。 市场上已经较难购买到5512F 电路了。 上面的电路无需太多调整，本身就有非常准确的精度。如果与单片机配套，单片机需要干的事情仅仅就是计数而已。对5512F 电路，单片机还需要生成一个秒脉冲输出信号。（0.5S 的高低交替电平输出）。 主要参数：供电：DC5V. 月误差：≤ 6S。提示：输出应该外加高输入阻抗的缓冲级。
计数译码显示在现代科学技术中应用非常广泛，它由计数器、译 码器和显示器三部分组成，包含数字电子系统的组合逻辑电路和时序 逻辑电路，因此本实验是一个综合性的实验。次实验的目的是： 掌握中规模集成计数器74LS90的功能和使用方法； 学习使用74LS48BCD码译码器和共阴极数码管显示器； 掌握计数、译码、显示电路综合应用方法； 学会用规模集成计数器74LS90等芯片设计任意进制计 数器的方法。 熟悉用Multisim仿真数字电路的方法。 实验仪器与元件 数字逻辑实验箱； 示波器； 74LS90 二——五——十进制计数器； 74LS48BCD码七段译码驱动器； 七段共阴极数码管； 仿真实验PC机； 其他可选芯片：74LS161，74LS00，74LS20。 实验器件及原理 它是一种中规模集成电路，种类很多，不但可以实现计数、分频， 而且可以实现测量、运算、定时、延时等控制功能。目前各类计数器均有典型产品，如属于二进制计数器的74LS161、74LS163……，属于十进制计数器的74LS90、74LS160等。 本实验采用的是74LS90二—五—十进制异步计数器。74LS90的内部结构是一个二分频和五分频电路，可以独立地作为二进制和五进制计数器使用，同时进行适当的连接又可以构成十进制计数器。