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嵌入式硬件---施密特触发器单稳态触发器多谐振荡器

backend 2025/8/6 18:02:48

文章目录

前言
一、施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡电路详解
- 1. 施密特触发器（Schmitt Trigger）
- - 功能
  - 核心特点
  - 输出特性
  - NE555 构成施密特触发器
  - 阈值计算：
  - 应用场景
- 2. 单稳态触发器（Monostable Multivibrator）
- - 功能
  - 核心特点
  - - 单稳态特性
    - 脉冲宽度可调
  - NE555 构成单稳态触发器：
  - - 连接方式
    - 时序计算
    - 应用场景
3. 多谐振荡电路（Astable Multivibrator）
- 功能
- 核心特点：
- - 无稳态特性
  - 频率可调
  - NE555 构成多谐振荡电路：
  - - 连接方式：
二、三者区别对比
四、总结
- 施密特触发器
- 单稳态触发器
- 多谐振荡电路

前言

本文简单介绍了施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及使用Ne555构建的方法。

一、施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡电路详解

1. 施密特触发器（Schmitt Trigger）

功能

功能：用于波形整形、抗干扰、阈值鉴别，将缓慢变化的信号（如正弦波、三角波）转换为边沿陡峭的矩形波。

核心特点

核心特点：回差特性（滞回特性）：有两个阈值电压（正向阈值 (V_T^+) 和负向阈值 (V_T^-)），输入信号需超过 (V_T^+) 才会翻转，下降时需低于 (V_T^-) 才会翻转，有效抑制噪声干扰。

输出特性

输出特性：输出为高低电平（数字信号），可直接驱动 TTL/CMOS 电路。

NE555 构成施密特触发器

连接方式：将 NE555 的触发端（引脚 2）和阈值端（引脚 6）短接，作为单一输入端，输出端（引脚 3）直接输出整形信号。

阈值计算：

阈值计算

应用场景

应用场景：波形整形（如将正弦波转为方波）、电平转换、噪声过滤。

2. 单稳态触发器（Monostable Multivibrator）

功能

功能：在触发信号作用下，输出一个固定宽度的矩形脉冲（单稳态），脉冲宽度由电路参数决定，触发后自动返回稳态。

核心特点

单稳态特性

单稳态特性：正常状态下处于稳定态（通常为低电平或高电平），触发信号（如负脉冲）到来时进入暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。

脉冲宽度可调

脉冲宽度可调：通过外接电阻 R 和电容 C 调节暂稳态持续时间。

NE555 构成单稳态触发器：

连接方式

连接方式：触发端（引脚 2）接输入信号（低电平有效）。阈值端（引脚 6）与放电端（引脚 7）短接后接电容 C，电容另一端接地，电阻 R 接电源 (V_{CC}) 和放电端之间。

时序计算

时序计算：暂稳态时间（脉冲宽度） (T = 1.1RC)。

应用场景

应用场景：定时控制（如自动水龙头延时关闭）、脉冲展宽、信号延时。

3. 多谐振荡电路（Astable Multivibrator）

功能

功能：无需外部触发，自动产生连续的矩形波（方波或脉冲信号），输出信号频率和占空比由电路参数决定。

核心特点：

无稳态特性

无稳态特性：电路无固定稳态，在高低电平之间周期性翻转，形成振荡。

频率可调

频率可调：通过电阻和电容组合调节振荡频率和占空比。

NE555 构成多谐振荡电路：

连接方式：

触发端（引脚 2）和阈值端（引脚 6）短接后接电容 C，电容另一端接地。放电端（引脚 7）接两个电阻 (R_A) 和 (R_B)：(R_A) 一端接 (V_{CC})，另一端接 (R_B) 和放电端，(R_B) 另一端接地。
参数计算

应用场景：方波发生器、时钟信号源、LED 闪烁电路、PWM 调制。