第七章脈沖波形的產(chǎn)生和整形

1、第七章脈沖波形的產(chǎn)生和整形 7.1 概述概述 7.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 7.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 7.4 多諧振蕩器多諧振蕩器 7.5 555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用7.1 概述概述一、獲取矩形脈沖的方法一、獲取矩形脈沖的方法1. 脈沖波形發(fā)生電路脈沖波形發(fā)生電路2. 脈沖波形整形電路脈沖波形整形電路二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)7.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器7.2.1 用門電路組成的施密特觸發(fā)器用門電路組成的施密特觸發(fā)器21210rrvvvvvddtholddoh，且，100ioiathioovvvvvvvv當(dāng)時(shí)，。當(dāng)至?xí)r，進(jìn)入傳輸特性的放

2、大區(qū)，故oohvv使 電 路 迅 速 跳 變 到21122(1)athiitthrrvvvvvvrrr111ioiathaoovvvvvvvv當(dāng)時(shí)，。當(dāng)至?xí)r，進(jìn)入傳輸特性的放大區(qū)，故olovv 使電路迅速跳變到21212()(1)athddddtitthrvvvvvrrrvvvr12(1)itthrvvvr12(1)itthrvvvr11222tttthddvvvrrvvrr回差電壓施密特觸發(fā)器的主要特點(diǎn)：施密特觸發(fā)器的主要特點(diǎn)：輸入信號(hào)在上升和下降過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的輸入輸入信號(hào)在上升和下降過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的輸入電平不同電平不同電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)有正反饋過(guò)程，使輸出波形邊沿變陡電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換

3、時(shí)有正反饋過(guò)程，使輸出波形邊沿變陡7.2.2施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用用于波形變換用于波形變換7.2.2施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用用于鑒幅用于鑒幅7.2.2 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用用于脈沖整形用于脈沖整形7.2.3 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器12lnlnddttddttvvvtttrcrcvvv調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)r和和c的大小，可以改變振蕩周期的大小，可以改變振蕩周期1221lnlnddttddttvvvtttr crcvvv輸出脈沖占空比可調(diào)輸出脈沖占空比可調(diào)7.4 多諧振蕩器（自激振蕩，不需要外加觸發(fā)信號(hào)）多諧振蕩器（自激振蕩，不需

4、要外加觸發(fā)信號(hào)）7.4.1 對(duì)稱式多諧振蕩器對(duì)稱式多諧振蕩器一、工作原理（一、工作原理（ttl）(1)靜態(tài)（未振蕩）時(shí)狀態(tài)是不穩(wěn)定的。靜態(tài)（未振蕩）時(shí)狀態(tài)是不穩(wěn)定的。 g1、g2工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)或線性區(qū)，工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)或線性區(qū)，即工作在放大狀態(tài)。即工作在放大狀態(tài)。11!221212(2),iioiooovvvvvvvcc由于“擾動(dòng)”使有微小，則有：使迅速跳變?yōu)榈?，而迅速跳變?yōu)楦?。電路進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始充電，開(kāi)始放電。222111221(3),ithioiooovvvvvvvvcc當(dāng)充至?xí)r，再將起引起如下正反饋：使迅速跳變?yōu)楦?，而迅速跳變?yōu)榈?。電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)開(kāi)始充電

5、，開(kāi)始放電。二、電壓波形二、電壓波形7.4.2 非對(duì)稱式多諧振蕩器非對(duì)稱式多諧振蕩器一、工作原理（一、工作原理（cmos）1f22crc把對(duì)稱式多諧振蕩器電路中的和去掉，只要在電路中保留，電路就仍然沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，而只能在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間往復(fù)振蕩。7.4.3 環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器一、最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器一、最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器二、實(shí)用的環(huán)形振蕩器二、實(shí)用的環(huán)形振蕩器2pdrct第一步：增加積分 環(huán)節(jié),加大。1cg第二步：為獲取更大 延遲,將 的接地 端改至輸出。（ttl）,pdrcf rrctrc通過(guò)調(diào)整 、改（ 不能太大）常數(shù)遠(yuǎn)大于因此周期主要計(jì)算環(huán)節(jié)7.4.5 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器

6、1922年美國(guó)年美國(guó) 卡第提出用石英卡第提出用石英壓電效應(yīng)調(diào)制電磁振蕩的頻率。壓電效應(yīng)調(diào)制電磁振蕩的頻率。 巴黎廣播電臺(tái)首先用嚴(yán)濟(jì)慈巴黎廣播電臺(tái)首先用嚴(yán)濟(jì)慈制作的石英振蕩片實(shí)現(xiàn)了無(wú)線制作的石英振蕩片實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電播音中的穩(wěn)頻，隨后各國(guó)相電播音中的穩(wěn)頻，隨后各國(guó)相繼采用，使無(wú)線廣播振蕩電磁繼采用，使無(wú)線廣播振蕩電磁回路穩(wěn)頻成為壓電晶體的最重回路穩(wěn)頻成為壓電晶體的最重要應(yīng)用之一。要應(yīng)用之一。7.5 555定時(shí)器及其應(yīng)用定時(shí)器及其應(yīng)用7.5.1 555定時(shí)器定時(shí)器 （數(shù)（數(shù)/?；旌夏；旌蟟c）一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)電壓比較器（電壓比較器（c1,c2）鎖存器鎖存器輸出緩沖器（輸出緩沖器（g3,g4）放

7、電三極管（放電三極管（td）輸輸 入入01111xx輸輸 出出00不變不變11導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通不變不變截止截止截止截止23ccv3ccv23ccv23ccv23ccv3ccv3ccv3ccvdr1iv2ivovdt入的關(guān)系）二、功能表（輸出與輸7.5.2 用用555定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器定時(shí)器接成施密特觸發(fā)器工作原理工作原理,?,?ititvvvv使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值使電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變的值cov用用555555接成的施密特觸發(fā)器接成的施密特觸發(fā)器 多諧振蕩器（原理性電路）多諧振蕩器（原理性電路） v vo o vcc 8 4 555 6 2 r 0.01 f 7 3 5 1 c 7.5.3

8、用用555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)：有一個(gè)有一個(gè)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。在外界觸發(fā)信號(hào)作用下，能從在外界觸發(fā)信號(hào)作用下，能從穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)， 維持一段時(shí)間后維持一段時(shí)間后自動(dòng)自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。返回穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間長(zhǎng)短取決于電路的內(nèi)部參數(shù)。暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間長(zhǎng)短取決于電路的內(nèi)部參數(shù)。 用用555定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外加觸發(fā)信號(hào)外加觸發(fā)信號(hào)( (下降沿下降沿) )，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為，電路轉(zhuǎn)換到暫態(tài)，輸出為1 1觸發(fā)信號(hào)消除后，電容充電電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換到穩(wěn)態(tài)輸出為觸發(fā)信號(hào)消除后，電容充電電路自動(dòng)轉(zhuǎn)換到

9、穩(wěn)態(tài)輸出為0 0沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)( )( )電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出為電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出為0 0 vcc vi r vo 0.01 f c vc 8 4 555 7 6 2 3 5 1 13iccvv性能參數(shù)：性能參數(shù)：暫穩(wěn)態(tài)輸出的寬度暫穩(wěn)態(tài)輸出的寬度0ln23 ln3ccwccccvtrcvvrc的寬度有何要求？對(duì)iv的寬度過(guò)寬？若iv是否可以重復(fù)觸發(fā)？1,0,iodvvt穩(wěn)態(tài)：導(dǎo)通1211,1,03iciccdcvvvvqtcv觸發(fā)時(shí)只要降至則截止開(kāi)始充電7.5.4 用用555接成多諧觸發(fā)器接成多諧觸發(fā)器12122122120()lnln0()ln2ln2(2)ln2ccttcctt

10、vvvtttrr cr cvvvrr cr crr c%5022121rrrrq112()qrrr.uc.+ucc4876213cr1r25. 水位正常情況下，電容水位正常情況下，電容c被短接，揚(yáng)聲器不發(fā)被短接，揚(yáng)聲器不發(fā)音；水位下降到探測(cè)器以下時(shí)，多諧振蕩器開(kāi)始音；水位下降到探測(cè)器以下時(shí)，多諧振蕩器開(kāi)始工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。工作，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警。+短時(shí)用照明燈短時(shí)用照明燈48162357uouiuccsrcuituottp若若s s未按下未按下, , 則則 ui = 1 = 1 若若s s按下按下, , 則則 ui = 0 = 0 uo按一下按一下按鈕按鈕 s未按未按0kt的線圈的線圈不通電

11、不通電kt 的觸點(diǎn)的觸點(diǎn)斷開(kāi)斷開(kāi)燈燈滅滅1通電通電閉合閉合亮亮燈亮的時(shí)間為：燈亮的時(shí)間為： tp = 1.1 r c48162357uouiucccsktktd1d2r555定時(shí)器的更多應(yīng)用定時(shí)器的更多應(yīng)用多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例1. 簡(jiǎn)易溫控報(bào)警器簡(jiǎn)易溫控報(bào)警器26vccrd5553vi2i1v847rrvcc12c150.01c110/10vc220k100k0.013r2k（ +6v）t3ax31 2. 雙音門鈴雙音門鈴1vi1812r5550.0115crrd427vi26vcc3k3k0.1r44.7k3c47cdd122cp3r3.9kccv（ +6v）c24738pa

12、n 如何改為變調(diào)？如何改為變調(diào)？單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1. 延時(shí)與定時(shí)延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)）延時(shí)圖中，圖中，v/o的下降沿的下降沿比比vi的下降沿滯后的下降沿滯后了時(shí)間了時(shí)間tw。（2）定時(shí)）定時(shí)當(dāng)當(dāng)v/o=1時(shí)時(shí),與門打開(kāi)與門打開(kāi), vo= vf。當(dāng)。當(dāng)v/o=0時(shí)，時(shí)，與門關(guān)閉與門關(guān)閉,vo為低電為低電平。與門打開(kāi)的時(shí)平。與門打開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)輸出脈沖間是單穩(wěn)輸出脈沖v/o的寬度的寬度tw。1&vivo單穩(wěn)與門vfovvitwvovfov 2. 整形整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vi，整形，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈

13、沖成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vo。vo的幅的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tw決決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。ivvotw3. 觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān)觸摸定時(shí)控制開(kāi)關(guān)只要用手觸摸一下只要用手觸摸一下金屬片金屬片p，由于人，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管在觸發(fā)輸入端（管腳腳2）加入一個(gè)負(fù)）加入一個(gè)負(fù)脈沖，脈沖，555輸出端輸出端輸出高電平，燈泡輸出高電平，燈泡（rl）發(fā)光，當(dāng)暫）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tw）結(jié)）結(jié)束時(shí)，束時(shí)，555輸出端輸出端恢復(fù)低電平，燈泡恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。熄滅。84762153555

14、+vccrlr100kc100c10.01(+6v)p該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，該觸摸開(kāi)關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由定時(shí)時(shí)間可由rc參數(shù)調(diào)節(jié)。參數(shù)調(diào)節(jié)。4. 觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈84762153c447c0.01555nea220vr3r1m220kscrmcr1004.7m4.7mr4r5r6r71m10k5c0.022tt1290149013htdc3220d1n4004c10.56/400v1r3300.01c2vdd（ +6v）dw2cw134. 觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈 555和和t1、r3、r2、c4組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為（即燈亮）時(shí)間約為1分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，片時(shí)，htd將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)t2、t1放大，放大，觸發(fā)觸發(fā)555，使，使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管scr，電燈亮；電燈亮； 同樣，若觸摸金屬片同樣，若觸摸金屬片a時(shí)，人體感