醫(yī)學(xué)專題—-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要課件

1、醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要 第一頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要第二頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要多諧振蕩器又稱矩形多諧振蕩器又稱矩形(jxng)波發(fā)生器。波發(fā)生器。它可以它可以(ky)由分立元件構(gòu)成，也可以由分立元件構(gòu)成，也可以(ky)由集成電路構(gòu)由集成電路構(gòu)成。成。（一）最簡(jiǎn)單（一）最簡(jiǎn)單(jindn)的環(huán)形振蕩的環(huán)形振蕩器器 利用邏輯門電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與利用邏輯門電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器器:&321uo3uo2uo1一一. 門電路構(gòu)

2、成的多諧振蕩器門電路構(gòu)成的多諧振蕩器9.1 多諧振蕩器多諧振蕩器第三頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要&321uo3uo2uo1 設(shè)設(shè) uo3 的初始狀態(tài)為的初始狀態(tài)為0:010101 用波形圖來(lái)表示用波形圖來(lái)表示(biosh),則則為為:uo30t優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)(jigu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單,所用元件少。所用元件少。缺點(diǎn)缺點(diǎn)(qudin): 頻率太高頻率太高,并且不可調(diào)整。并且不可調(diào)整。第四頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1 在原電路的基礎(chǔ)上添加在原電路的基礎(chǔ)上添加RC延時(shí)電路延時(shí)電路,

3、便可以便可以(ky)克克服上圖的不足服上圖的不足: 下面下面(xi mian)將結(jié)合它的工作波形說(shuō)明其工作原理將結(jié)合它的工作波形說(shuō)明其工作原理:（二）（二）RC環(huán)行環(huán)行(hunxng)振蕩器振蕩器第五頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要0tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2假設(shè)假設(shè)(jish)：開(kāi)始時(shí)：開(kāi)始時(shí)uo=0電容電容(dinrng)上的電流，上的電流，uA下降下降uAUT時(shí)，時(shí)，uo不反轉(zhuǎn)不反轉(zhuǎn)(fn zhun)。第六頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要0tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo

4、1uouo2當(dāng)當(dāng)uA=UT時(shí)，時(shí)，uo反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)(fn zhun)，uo1、uo2也一起反也一起反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。第七頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUT 由于電容電壓由于電容電壓(diny)不能不能 突變突變,當(dāng)當(dāng)uo1 發(fā)生下跳發(fā)生下跳時(shí)時(shí),uA有一突變。有一突變。U第八頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTUUo1uo2，電容，電容(dinrng)充電充電,uA上上升。升。只要只要(zhyo)uAUT，uo就就不反轉(zhuǎn)。

5、不反轉(zhuǎn)。第九頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU當(dāng)當(dāng)uA=UT 時(shí)，時(shí)，uo、uo1、uo2反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)(fn zhun)第十頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于由于uo1上跳，電容電上跳，電容電壓壓(diny)不能突變，所不能突變，所以以u(píng)A上跳，然后上跳，然后uA開(kāi)開(kāi)始下降始下降電流方向電流方向第十一頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo

6、20tuo10tuAUTU輸出輸出(shch)信號(hào)的周期近似信號(hào)的周期近似為為:T = 2.2 RC第十二頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要& R1 C2 R2C1uof(a) 石英晶體多諧振蕩器(b) 石英晶體阻抗頻率特性0Xf0電容性電感性( (三）、三）、石英石英(shyng)晶體晶體多諧振蕩多諧振蕩器器電阻R1、R2的作用是保證兩個(gè)反相器在靜態(tài)時(shí)都能工作在線性放大區(qū)。對(duì)TTL反相器，常取R1R2R0.7 k2k，而對(duì)于CMOS門，則常取R1R2R10k100k；C1C2C是耦合電容(dinrng)，它們的容抗在石英晶體諧振頻率f0時(shí)可以忽略不計(jì)；石英晶體構(gòu)成選頻

7、環(huán)節(jié)。振蕩頻率等于石英晶體(jngt)的諧振頻率f0。第十三頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要9.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡(jiǎn)稱單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡(jiǎn)稱(jinchng)單穩(wěn)。單穩(wěn)。 它的突出特點(diǎn)是它的突出特點(diǎn)是: 輸出端只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)輸出端只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)(zhungti), 另一個(gè)狀態(tài)另一個(gè)狀態(tài)(zhungti)則是暫穩(wěn)態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài).加入觸發(fā)信加入觸發(fā)信號(hào)后號(hào)后,它可以由穩(wěn)定狀態(tài)它可以由穩(wěn)定狀態(tài)(zhungti)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài),但是但是 , 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后,它又會(huì)自動(dòng)返回原來(lái)的它又會(huì)自動(dòng)返回原來(lái)的 穩(wěn)定穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)。穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)

8、暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)由外界觸發(fā)自動(dòng)返回自動(dòng)返回學(xué)習(xí)的重點(diǎn)學(xué)習(xí)的重點(diǎn):為什么會(huì)自動(dòng)返回為什么會(huì)自動(dòng)返回?需多少時(shí)間需多少時(shí)間?第十四頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要uiCuA1(a) 電路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（1）沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài)當(dāng)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，ui為低電平。因?yàn)殚TG2的輸入端經(jīng)電阻R接至VDD，VA為高電平，因此uo2為低電平；門G1的兩個(gè)輸入均為0，其輸出uo1為高電平，電容C兩端的電壓接近為0。這是電路的穩(wěn)態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)到來(lái)(doli)之前，電路一直處于這個(gè)狀態(tài)

9、：uo11，uo20。0011第十五頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要uiCuA1(a) 電路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1110（2）外加觸發(fā)信號(hào)使電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)當(dāng)正觸發(fā)脈沖ui到來(lái)時(shí)，門G1輸出uo1由1變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，uA也隨之跳變到低電平，使門G2的輸出uO2變?yōu)?。這個(gè)高電平反饋到門G1的輸入端，此時(shí)即使ui的觸發(fā)信號(hào)撤除(chch)，仍能維持門G1的低電平輸出。但是電路的這種狀態(tài)是不能長(zhǎng)久保持的，所以稱為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo10，uo21。第十六頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形

10、的產(chǎn)生和變換概要uiCuA1(a) 電路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP10011（3）電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R和G1的導(dǎo)通工作管對(duì)C充電，隨著充電的進(jìn)行，C上的電荷逐漸增多，使uA升高。當(dāng)uA上升到閾值電壓UT時(shí)，G2的輸出uo2由1變?yōu)?。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號(hào)已經(jīng)(y jing)過(guò)去，G1的輸出狀態(tài)只由uo2決定，所以G1又返回到穩(wěn)定的高電平輸出。uA隨之向正方向跳變，加速了G2的輸出向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)uo11，uo20。脈沖(michng)寬度：tp=0.7

11、RC第十七頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (a) 74121 的引腳排列圖 14 13 12 11 10 9 874121 1 2 3 4 5 6 7 Rext/CextVCC NC NC Cext Rin NC Q NC TR- TR-B TR+ Q GNDTR-A、TR-B是兩個(gè)下降(xijing)沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR+是上升沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。Q和是兩個(gè)狀態(tài)互補(bǔ)的輸出端。Rext/Cext、Cext是外接定時(shí)電阻和電容的連接端，外接定時(shí)電阻R（R=1.4k40k）接在VCC和Rext/Cext之間，外接定時(shí)電容C（C=10pF10F）接在

12、Cext（正）和Rext/Cext之間。74121內(nèi)部已設(shè)置了一個(gè)2k的定時(shí)電阻，Rin是其引出端，使用時(shí)只需將Rin與VCC連接起來(lái)即可，不用時(shí)則應(yīng)將Rin開(kāi)路。74121的輸出(shch)脈沖寬度：tp0.7RC第十八頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要 14 13 12 11 10 9 874122 1 2 3 4 5 6 7(b) 74122 的引腳排列圖 TR- TR-B TR+A TR+B RD Q GND Rext/CextVCC NC Cext NC Rin QTR-A、TR-B是兩個(gè)下降沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，TR+A、TR+B是兩個(gè)上升沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。

13、Q和是兩個(gè)狀態(tài)互補(bǔ)的輸出端。Rext/Cext、Cext、Rin3個(gè)引出端是供外接定時(shí)元件使用的，外接定時(shí)電阻R（R=5k50k）、電容C（無(wú)限制）的接法與74121相同。RD為直接復(fù)位輸入端，低電平有效。當(dāng)定時(shí)電容C1000pF時(shí)，74122的輸出脈沖寬度：tp0.32RC第十九頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要 0tv0vt第二十頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要2. VOVAVBVBVAVOTW第二十一頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要 TWTWttVOVO00t1t2第二十二頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要9.3 第二十

14、三頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要第二十四頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要第二十五頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR第二十六頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCD TH COGND TRUoRD電電源源放放電電閾閾值值電控電控壓制壓制地地觸觸發(fā)發(fā)輸輸出出復(fù)復(fù)位位電源電壓范圍電源電壓范圍:4.5V 18V第二十七頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要R

15、SQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR 三個(gè)電阻構(gòu)三個(gè)電阻構(gòu)成成(guchng)的分壓的分壓器給器給 兩個(gè)比較兩個(gè)比較器提供器提供基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓: A1 的為的為 2VCC / 3 , A2 的為的為 VCC / 3 。 首先討論上圖中首先討論上圖中加彩色部分加彩色部分的電路的電路(dinl)的工作原理。的工作原理。第二十八頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要101000閾值端閾值端觸發(fā)端觸發(fā)端THTRRS比較的結(jié)果比較的結(jié)果2VCC / 3小于小于2VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于VCC / 3小于小于VCC / 3大于大于大于大于

16、2VCC / 3SR+-A1A2VCCTHCOTR876521RRR閾值閾值(y zh)端端觸發(fā)觸發(fā)(chf)端端第二十九頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要晶體管晶體管TRSQuo100100保持保持0110保持保持保持保持導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止RSQ1001000101保持保持 保持保持Q11禁止禁止禁止禁止RS 觸發(fā)器功能表觸發(fā)器功能表附錄附錄(fl):VCCTHCOTRDuoRD31RSQQ+-A1A2T876452RRR第三十頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要 綜合以上綜合以上(yshng)的分析結(jié)果的分析結(jié)果,便可得便可得到到555的功能表的功能表:閾值端閾

17、值端觸發(fā)端觸發(fā)端THTR2VCC / 3VCC / 3大于大于大于大于2VCC / 32VCC / 3VCC / 3VCC / 3小于小于小于小于小于小于大于大于保持保持保持保持RD晶體管晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT第三十一頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要555定時(shí)器的應(yīng)用定時(shí)器的應(yīng)用(yngyng)(1). 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 微電機(jī)起動(dòng)微電機(jī)起動(dòng)(q dn)停車控制電路。停車控制電路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機(jī)微電機(jī)555S1 : 起動(dòng)起動(dòng)(q

18、 dn)按鈕按鈕S2 : 停車按鈕停車按鈕第三十二頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要4816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機(jī)微電機(jī)555uo閾值端閾值端觸發(fā)端觸發(fā)端THTR大于大于小于小于小于小于小于小于保持保持保持保持RD晶體管晶體管Tuo011101導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止VCC /3VCC /32VCC /32VCC /3 僅僅按下按下起動(dòng)起動(dòng)(q dn)按鈕按鈕 S1 , 則則 TR VCC / 3 ; 未按未按 S2 , 當(dāng)然當(dāng)然 TH VCC / 3 , TH 2VCC /3 , TR VCC /3 按鈕按鈕 S 處于處于(chy)打開(kāi)狀態(tài)時(shí)：打開(kāi)狀態(tài)時(shí)：

19、uo = 0 , 555內(nèi)的管內(nèi)的管T導(dǎo)通導(dǎo)通 , 電容電容(dinrng) CT 被短路被短路, TH =0.3V 。0tuCT2VCC /30tuo第三十五頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo按一下按一下 S , TR VCC ,已有已有 TH 2VCC /3 , 且且已已 有有 TR VCC /3 , uo = 0 ; 555內(nèi)的晶體管內(nèi)的晶體管T也由截止也由截止變成導(dǎo)通變成導(dǎo)通 , 電容電容CT 迅速迅速(xn s)放電而變成放電而變成 0V。0tui0tuCT2VCC /30tu

20、o第三十七頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC /30tuo 由以上過(guò)程可以看出由以上過(guò)程可以看出 : 按按鈕每按動(dòng)一次鈕每按動(dòng)一次 , uo 便輸出一便輸出一個(gè)個(gè)(y )正脈沖正脈沖,其寬度其寬度 TW 由由 RT CT 決定決定 。第三十八頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要48162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ紅紅白白D1D2按一下按一下按鈕按鈕 S未按未按uo0J的線圈的線圈不通電不通電J 的結(jié)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)不動(dòng)作不動(dòng)作紅燈紅燈 白燈白燈亮亮滅滅1通電通電閉合閉合亮亮滅

21、滅紅燈紅燈(hn dn)亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間 TWTW = 1.1 RT CT第三十九頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要(3). 多諧振蕩器多諧振蕩器: 簡(jiǎn)易簡(jiǎn)易(jiny)電子琴電電子琴電路路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC /32VCC /3首先首先(shuxin)說(shuō)明如何用說(shuō)明如何用555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器:輸出輸出(shch)波形波形第四十頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC 設(shè)電容設(shè)電容C 原先未充電原先未充電, 故故 TH = TR 2VCC /3 , 立即立即 uo = 0 , 同時(shí)同時(shí)555內(nèi)的管內(nèi)的管 T 導(dǎo)通導(dǎo)通,電容電容 C 經(jīng)經(jīng) R2 7# T1# 放電放電, 一直至一直至VCC /3 , 使得使得uo 回到回到 1 , 進(jìn)入循環(huán)進(jìn)入循環(huán) .t1t2t348162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC第四十二頁(yè)，共四十七頁(yè)。醫(yī)學(xué)專題-脈沖波形的產(chǎn)生和變換概要0tuouC0tVCC