脈沖波形產(chǎn)生和整形

1、脈沖波形產(chǎn)生和整形CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR二二工作原理工作原理（1）4腳為復(fù)位輸入端（ RD ），當(dāng)RD為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。（3）2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出

2、狀態(tài)。8.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。一. 用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC2RvCC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端2. 電壓滯回特性和主要參數(shù)電壓滯回特性和主要參數(shù)（1）電壓滯回特性）電壓滯回特性（2）主要靜態(tài)參數(shù)（a）上限閾值電壓VT+vI上升過程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到

3、低電平VOL時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。VT+=2/3VCC。（b）下限閾值電壓VT vI下降過程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VOH時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。VT=1 /3VCC。（3）回差電壓VT VT= VT+VT=1 /3VCC 二 集成施密特觸發(fā)器 1. CMOS集成施密特觸發(fā)器CC40106 2. TTL集成施密特觸發(fā)器74LS14 12345678910111213141A1Y2A2Y3A3Y4A4Y5A5Y6A6YVVDDSS(a)CC4010612345671A1Y2A2Y3A3YGND8910111213144A4Y5A5Y6A6YVCC(b)74LS14三三 施密特觸發(fā)器的

4、應(yīng)用舉例施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1. 用作接口電路將緩慢變化的輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2. 用作整形電路把不規(guī)則的輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。 3. 用于脈沖鑒幅從一系列幅度不同的脈沖信號(hào)中，選出那些幅度大于VT+的輸入脈沖。 8.3 多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。一 用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 電路組成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7RRVCC12C150.01FC1vCPCC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入

5、控制電壓觸發(fā)輸入放電端2. 振蕩頻率的估算振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間T1：（用三要素法計(jì)算）（2） 電容放電時(shí)間T2（3）電路振蕩周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）電路振蕩頻率f（5）輸出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCCCRR)(7 . 021CCCCCCCCVVVV3231ln1CRT227 . 0CRRTf)2(43. 1121212112RRRRTTq 二二 占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路 利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C充電和放電回路隔離開來，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。 可計(jì)算得

6、： T1R1C T2R2C 占空比：26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01 FC1vCDD121R2R21121121117 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTTTTTq三三 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器 1.石英晶體的選頻特性石英晶體的選頻特性有兩個(gè)諧振頻率。當(dāng)f=fs時(shí)，為串聯(lián)諧振，石英晶體的電抗X=0； 當(dāng)f=fp時(shí)，為并聯(lián)諧振，石英晶體的電抗無窮大。 由晶體本身的特性決定： fs fp f0（晶體的標(biāo)稱頻率） 石英晶體的選頻特性極好，f0十分穩(wěn)定，其穩(wěn)定度可達(dá)10-1010-11。0ff0X電感性電容性石英晶體的符號(hào)fp2. 石英晶體多諧振

7、蕩器石英晶體多諧振蕩器（1）串聯(lián)式振蕩器R1、R2的作用使兩個(gè)反相器在靜態(tài)時(shí)都工作在轉(zhuǎn)折區(qū)，成為具有很強(qiáng)放大能力的放大電路。 對(duì)于TTL門，常取R1=R22k，若是CMOS門則常取R1=R2=10100M；C1=C2是耦合電容。 石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率f0下，只有頻率為f0的信號(hào)才能通過，滿足振蕩條件。因此，電路的振蕩頻率= f0，與外接元件R、C無關(guān)，所以這種電路振蕩頻率的穩(wěn)定度很高。（2）并聯(lián)式振蕩器）并聯(lián)式振蕩器RF是偏置電阻，保證在靜態(tài)時(shí)使G1工作轉(zhuǎn)折區(qū)，構(gòu)成一個(gè)反相放大器。 晶體工作在略大于fS與 fP之間，等效一電感，與C1、C2共同構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路。電路的振蕩頻率= f

8、0。 反相器G2起整形緩沖作用，同時(shí)G2還可以隔離負(fù)載對(duì)振蕩電路工作的影響。四多諧振蕩器應(yīng)用實(shí)例四多諧振蕩器應(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。1vI1812R5550.0115CRRD427VI26vCC3k3k0.1R44.7k3C47CDD122CP3R3.9kCCV（+6V）C24738PAN3. 秒脈沖發(fā)生器秒脈沖發(fā)生器CMOS石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生f=32768Hz的基準(zhǔn)信號(hào)， 經(jīng)T/觸發(fā)器構(gòu)成的15級(jí)異步計(jì)數(shù)器分頻后，

9、便可得到穩(wěn)定度極高的秒信號(hào)。 這種秒脈沖發(fā)生器可做為各種計(jì)時(shí)系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號(hào)源。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。一 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 電路組成及工作原理（1）無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（2）vI下降沿觸發(fā) 當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI8.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDI

10、CI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)1=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI2C3VCCvttOOttOvvOtIVCC01tW（5）恢復(fù)過程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電

11、容C通過飽和導(dǎo)通的放電三極管 T放電，時(shí)間常數(shù) 2=RCESC，經(jīng)過（35）2后，電容C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI2C3VCCvttOOttOvvOtIVCC01tW2. 主要參數(shù)估算主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計(jì)算）reWttTf11minmax上式說明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時(shí)元件R、C的取值，與輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便的調(diào)節(jié)tW。（2）恢復(fù)時(shí)間tre tre=（35）2（3）最高工作頻率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 因此，

12、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率應(yīng)為:CRVVVtvvvvtCCCCCCWCCCCW1 . 1320ln)()()0()(ln11二 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121A1和A2是兩個(gè)下降沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，B是上升沿有效的 觸發(fā)信號(hào)輸入端。AABvovoextCRintCextextRVCCGND10111491634512774121集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7412174121的外部元件連接方法的外部元件連接方法: :（a a）使用外部電阻）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式. .（b）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。AABovov

13、extCintRextextCRCCVGND10111491634512774121CCVextR1vICextAABovovextCintRextextCRCCVGND10111491634512774121vICextCCV74121的主要參數(shù)的主要參數(shù) (1) 輸出脈沖寬度tW 使用外接電阻： tW RextC 使用內(nèi)部電阻： tW RintC（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期Tmin Tmin= tWtre tre是恢復(fù)時(shí)間。（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q 定義： q = tW/T 最大占空比： qmax= tW/ Tmin 74121內(nèi)部電阻=2k，外接電阻Rext可在40k之間選擇， 外

14、接電容C可在10pF10F之間選擇， 所以，當(dāng)R=2k時(shí)， 最大占空比qmax為67%； 當(dāng)R=40k時(shí)，最大占空比qmax可達(dá)90%。三三 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)（1）延時(shí)圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時(shí)間tW。（2）定時(shí)當(dāng)v/O=1時(shí)，與門打開，vO= vF。當(dāng)v/O=0時(shí)，與門關(guān)閉，vO為低電平。顯然與門打開的時(shí)間是恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。1&vIOvvO單穩(wěn)與門vFtWvIvOvFOv 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)vI，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高

15、、低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。IvtWOv3. 觸摸定時(shí)控制開關(guān)觸摸定時(shí)控制開關(guān) 555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個(gè)負(fù)脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tW）結(jié)束時(shí)，555輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P4. 觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈555和T1、R3、R2、C4組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為1分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，HTD將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)T2、T1放大，觸發(fā)555，使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管SCR，電燈亮；同樣，若觸摸金屬片A時(shí)，人體感應(yīng)電信號(hào)經(jīng)R4、R5加至T1基極，也能使T1導(dǎo)通，觸發(fā)555，達(dá)到上述效果。84762153C447C0.01555NEA220VR3R1M220kSCRMCR1004.7M4.7MR4R5R6R71M10k5C0.022TT1290149013HTDC3220D1N4004C10.56/400V1R3300.01C2VDD（+6V）DW2CW13舉例：舉例：8.4.3