第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形(FENG)

1、第十章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形一、矩形脈沖的基本特性一、矩形脈沖的基本特性1. 矩形脈沖的二值性矩形脈沖的二值性矩形脈沖矩形脈沖二進(jìn)制數(shù)字信號二進(jìn)制數(shù)字信號高、低電平高、低電平1、02. 矩形脈沖的特性參數(shù)矩形脈沖的特性參數(shù)TT 脈沖周期脈沖周期UmUm 脈沖幅度脈沖幅度0.5UmtWtW 脈沖寬度脈沖寬度0.1Um0.9Umtrtr 上升時間上升時間tftf 下降時間下降時間10.1 概述3. 獲得脈沖的方法：獲得脈沖的方法：1） 自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。自激振蕩電路直接產(chǎn)生矩形脈沖。由由多諧振蕩器多諧振蕩器來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn) 555 定時器定時器是構(gòu)成多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單是構(gòu)成多諧振

2、蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡單實(shí)用的器件。穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的既經(jīng)濟(jì)又簡單實(shí)用的器件。2） 將已有波形將已有波形（正弦波、鋸齒波正弦波、鋸齒波等等）整形為矩整形為矩形脈沖。形脈沖。 由由施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器和和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)1. 單穩(wěn)態(tài)電路單穩(wěn)態(tài)電路2. 多諧振蕩器多諧振蕩器3. 施密特電路施密特電路10.5.1 55510.5.1 555定時器定時器10.5 55510.5 555定時器及其應(yīng)用定時器及其應(yīng)用0RDVI 1VI 2DVO01002/3 VCC 1/3 VCC1111RDVI 1VI 2DVO01101002/3 VCC 1/3 VCC1/3

3、VCC1111RDVI 1VI 2DVO112/3 VCC 1/3 VCC01012/3 VCC 2/3 VCC 1/3 VCC1/3 VCC11112/3 VCC 1/3 VCCRDVI 1VI 2DVO001101三、三、 555 定時器的外引腳定時器的外引腳地地 GND輸出輸出復(fù)位復(fù)位 RD電源電源 Vcc放電放電 DIS高電平觸發(fā)高電平觸發(fā)電壓控制電壓控制低電平觸發(fā)低電平觸發(fā)施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。1 1、電路組成及工作原理、電路組成及工作原理+VCCuO1T

4、DQ&1uI工作原理工作原理CC32VCC31V uItUOH uOtUOLCCVOO外加外加 時時,可改變閾值和回差電壓可改變閾值和回差電壓+VDDuO2uI 上升時與上升時與 2VCC/3 比比uI 下降時與下降時與 VCC/3 比比2、滯回特性及主要參數(shù)滯回特性及主要參數(shù)( (一一) ) 滯回特性滯回特性O(shè)uIuOUOHUOLCC31VCC32VuI 增大增大時與時與上限閾上限閾值值比比特點(diǎn)特點(diǎn):uI 減小減小時與時與下限閾下限閾值值比比上限閾值電壓上限閾值電壓( (二二) ) 主要靜態(tài)參數(shù)主要靜態(tài)參數(shù)回差回差電壓電壓COCCT32UVU或或 下限閾值電壓下限閾值電壓COCCT2

5、131UVU或或 回差電壓回差電壓 UT = UT+ UT電路組成電路組成 工作原理工作原理 3、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用一、用于波形變換一、用于波形變換二、用于鑒幅二、用于鑒幅三、脈沖整形，消除干擾、雜波三、脈沖整形，消除干擾、雜波特點(diǎn)特點(diǎn):1. 只有兩種狀態(tài)只有兩種狀態(tài): 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和和暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)；2. 外來觸發(fā)外來觸發(fā) （窄窄） 脈沖使脈沖使: 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)；穩(wěn)態(tài)；3. 暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間僅取決于電路參數(shù)持續(xù)時間僅取決于電路參數(shù), 與觸發(fā)脈沖無關(guān)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理二、工作波形二、工作波形一、電路組成及工作原理一、電路

6、組成及工作原理+VCCuOQ&1TDQRCuIuCuI 與與 VCC/3 比較比較uC 與與 2VCC/3 比較比較TD 飽和飽和, Q = 0110101飽和飽和： TD 截止截止, Q = 1110截止截止引起引起暫穩(wěn)態(tài)的原因暫穩(wěn)態(tài)的原因:1. 通電的隨機(jī)過程；通電的隨機(jī)過程；2. uI 從從 1 0使使 u2 VCC/3， 引起引起 Q = 1，TD 截止截止。暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài) 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)自動自動導(dǎo)通導(dǎo)通飽和飽和1100二、工作波形二、工作波形uO三、主要參數(shù)三、主要參數(shù)1. 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度 twuC（0+） = 0, uC（ ） = VCC ,uC（tw） = 2VCC /

7、 3)()()0()(lnW1WtuuuutCCCC RCRC1 . 13ln 2. 恢復(fù)時間恢復(fù)時間 tre 很小很小 2 = RCESC3. 最高工作頻率最高工作頻率 fmax rewminmax11ttTf 62784153555RC+VCC0.01 FuI+uC uI變?yōu)樨?fù)脈沖且低電平變?yōu)樨?fù)脈沖且低電平 應(yīng)小于應(yīng)小于 ，則，則uO為高，為高， 且放電管截止，且放電管截止，UDD通過通過 定時電阻定時電阻 R 對定時電容充電。對定時電容充電。CCV31uIVCC0uC02VCC/ 3VCCuOtw一、延時與定時一、延時與定時1. 延時延時1uIu O&uOuFuIu OtW2.

8、定時選通定時選通uFuO二、整形二、整形uIuO能產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做多諧振蕩器。能產(chǎn)生矩形脈沖的自激振蕩電路叫做多諧振蕩器。 自激振蕩自激振蕩不需要外加輸入信號，就可以自動地產(chǎn)生不需要外加輸入信號，就可以自動地產(chǎn)生 出矩形脈沖。出矩形脈沖。 多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。多諧振蕩器的振蕩周期與電路的阻容元件有關(guān)。+VCCuOQ&1TDR1R2CuCCC32VCC31V uCtUOH uOtUOL一、電路組成和工作原理一、電路組成和工作原理 6278 4153555R1C1+R2C2+VCC1011截止截止100 11 0導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止(1) C 充電時間充電時

9、間 tw1uC（0+） = VCC / 3,uC（ ） = VCC)()()0()(ln1W1W1tuuuutCCCC 2lnln1CC32CCCC31CC1 VVVVCRRt）（21W17 . 0 充電時間常數(shù)充電時間常數(shù) 1= （R1+R2）C1. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算uC（0+） = 2VCC / 3,uC（ ）= 0)()()0()(ln2W2W2tuuuutCCCC 2ln00ln2CC31CC322 VV(2) C 放電時間放電時間 tw2CRt2W27 . 0 放電時間常數(shù)放電時間常數(shù) 2 = R2C1. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算(3) 振蕩頻率振蕩頻率 ftw1=

10、0.7 ( (R1+R2) Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7（R1+2R2）C振蕩周期：振蕩周期：振蕩頻率：振蕩頻率：CRRCRRTf）（）（2121243. 127 . 011 占空比：占空比：CRRCRRTtq）（）（2121W127 . 07 . 0 002121502 RRRR（二）（二） 占空比可調(diào)電路占空比可調(diào)電路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CCRRCRTtq）211W17 . 07 . 0(7 . 0 211RRR 6.3.2 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器特點(diǎn)：頻率穩(wěn)定，精度高。特點(diǎn)：頻率穩(wěn)

11、定，精度高。1. 符號和選頻特性符號和選頻特性符號符號當(dāng)當(dāng) f = f0 時時,電抗電抗 X = 0fXf0電電感感性性電電容容性性2. 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器11C1R1R2C2uo工作原理：工作原理：1. 反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)反相器靜態(tài)工作在轉(zhuǎn)折區(qū)（放大放大）;2. 石英晶體石英晶體 X = 0, 回路構(gòu)成正反饋回路構(gòu)成正反饋;3. C1 、 C2 為耦合電容為耦合電容, 可不要?？刹灰?。電阻取值范圍：電阻取值范圍：TTL反相器：反相器：R1= R2 = 0.7 2 k CMOS反相器：反相器：R1= R2 =10 100 M 3. CMOS 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器放放大大器器電容三點(diǎn)式電容三點(diǎn)式為保證為保證 CMOS 反相反相器靜態(tài)時工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，器靜態(tài)時工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，偏置電阻偏置電阻RF 取值為取值為 :RF =10 100 M C1RFC2uo11100 M 20 pF5 50 pF f06.3.3 多諧振蕩器應(yīng)用舉例多諧振蕩器應(yīng)用舉例一、秒信號發(fā)生器一、秒信號發(fā)生器RC1C211C1C1C1C1FF