脈沖波形的變換與產生ppt課件

1、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性沒有觸發(fā)脈沖作用時電路處于一種穩(wěn)態(tài)沒有觸發(fā)脈沖作用時電路處于一種穩(wěn)態(tài)在觸發(fā)脈沖作用下。電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)是一在觸發(fā)脈沖作用下。電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)是一種不能長久保持的狀態(tài)種不能長久保持的狀態(tài)由于電路中由于電路中RC的延時環(huán)節(jié)的作用，電路的暫穩(wěn)態(tài)在維持一段的延時環(huán)節(jié)的作用，電路的暫穩(wěn)態(tài)在維持一段時間后，會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間決定于電路時間后，會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間決定于電路中中RC的參數(shù)值的參數(shù)值單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的這些特性被廣泛地應用于脈沖的整形、延時單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的這些特性被廣泛地應用于脈沖的整形、

2、延時和定時等。和定時等。 11G1G2RdRVDDDCo1vovIvI2vcvdvCdCMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器tttttIvdvo1vI2vDDVTHVov00 00001t2tWt主要參數(shù)的計算主要參數(shù)的計算輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度tW當當VTH=VDD/2時，時，tW0.7RC恢復時間恢復時間tretre一般為一般為35RC最高工作頻率最高工作頻率fmaxmaxmin11WrefTtt 討論：討論：1二極管二極管D作用作用:保護保護CMOS管；管； 小小,放電時放電時間短。間短。2為改善輸出波形，輸出端加為改善輸出波形，輸出端加一級反相器。一級反

3、相器。(/)dfRR C 11G1G2RdRVDDDCo1vovIvI2vcvdvCdCMOS門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器11、分類：可重復觸發(fā)；不可重復觸發(fā)。、分類：可重復觸發(fā)；不可重復觸發(fā)。不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形不可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形twtwvIvovIvotwttw可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形可重復觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2、不可重復觸發(fā)器、不可重復觸發(fā)器-以以TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121為例介紹。為例介紹。1邏輯圖。邏輯圖。2電路組成及工作原理：電路組成及工作原理：a)組成：電路由

4、觸發(fā)信號控制電路，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成：電路由觸發(fā)信號控制電路，微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及輸出緩沖電路組成。及輸出緩沖電路組成。b)功能表：功能表：c)主要特性：主要特性：1電路在輸入信號電路在輸入信號A1、A2、B的所有靜態(tài)組合下均處于的所有靜態(tài)組合下均處于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)Q=0， =1。 2有兩種邊沿觸發(fā)方式。輸入有兩種邊沿觸發(fā)方式。輸入A1或或A2是下降沿觸發(fā)，輸是下降沿觸發(fā)，輸入入B是上升沿觸發(fā)。從功能表可見，當是上升沿觸發(fā)。從功能表可見，當A1、A2或或B中的任中的任一端輸入相應的觸發(fā)脈沖，則在一端輸入相應的觸發(fā)脈沖，則在Q端可以輸出一個正向定端可以輸出一個正向定時脈沖，時脈沖， 端輸出一個負向

5、脈沖。端輸出一個負向脈沖。QQ374121一經觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)，就不再受一經觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)，就不再受A1、A2或或B跳變的影跳變的影響，暫穩(wěn)態(tài)的定時僅取決于定時電阻響，暫穩(wěn)態(tài)的定時僅取決于定時電阻R和和C的數(shù)值，因而，的數(shù)值，因而，74121是一個不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。是一個不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。3、可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、可重復觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器-以以CMOS集成器件集成器件MC14528為例介紹。為例介紹。4、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用：、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用：（1）、定時：由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能產生一定寬度）、定時：由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能產生一定寬度tw的矩的矩形輸出脈沖，如利用這個矩形脈

6、沖作為定時信號去控制形輸出脈沖，如利用這個矩形脈沖作為定時信號去控制某電路，可使其在某電路，可使其在tw時間內動作或不動作）。時間內動作或不動作）。Rext/CextCextA1A2BQvo174121()C1R1VCCRext/CextCextA1A2BQQ74121()C2R2VCCVCCvIvoQ(a)IvO1vOv0001t1ttttW1tW1tW2tW2t(b)用用74121組成的延時電路及工作波形組成的延時電路及工作波形(a) 延時電路延時電路 (b) 工作波形工作波形（2）、延時）、延時（3）、噪聲消除電路）、噪聲消除電路Rext/CextCextA1A2BQ74121CRV C

7、C1DRC1QVOVIVIVOQ噪聲噪聲施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器在電子電路中常用來完成波形變換、幅度鑒別等工施密特觸發(fā)器在電子電路中常用來完成波形變換、幅度鑒別等工作。它具有如下特點：作。它具有如下特點： （1施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)，對于緩慢變化的信號仍然適施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)，對于緩慢變化的信號仍然適用，當輸入電壓達到某一定值時，輸出電壓會發(fā)生跳變。由于電用，當輸入電壓達到某一定值時，輸出電壓會發(fā)生跳變。由于電路內部正反饋的作用，輸出電壓波形的邊沿很陡直。路內部正反饋的作用，輸出電壓波形的邊沿很陡直。 （2輸入信號增加和減少時，電路有不同的閾值電壓，它具有輸入信號增加和減少

8、時，電路有不同的閾值電壓，它具有如圖所示的傳輸特性。如圖所示的傳輸特性。VT-VT+VIVOVOHVOL01反相輸出施密特電路的傳輸特性及邏輯符號反相輸出施密特電路的傳輸特性及邏輯符號1VOVI0VT-VT+同相輸出施密特電路的傳輸特性及邏輯符號同相輸出施密特電路的傳輸特性及邏輯符號正向閾值電壓：正向閾值電壓：VT+負向閾值電壓：負向閾值電壓：VT-回差電壓：回差電壓：VT=VT+-VT-一、門電路組成的施密特觸發(fā)器一、門電路組成的施密特觸發(fā)器假設電路中假設電路中CMOS反相器的閾值電壓反相器的閾值電壓 VTHVDD/2,R1R2且輸入信號且輸入信號VI為三角波為三角波21I1I01212RR

9、vvvRRRR 12(1)TTHRVVR 12(1)TTHRVVR 12 2TTTTHVVVRVR 二、集成施密特觸發(fā)器二、集成施密特觸發(fā)器-以以CMOS集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器CC40106為為例介紹例介紹施密特電路施密特電路整形電路整形電路輸出電路輸出電路IvS2vS5vP1TP2TN5TN4TP3TN6Tov DDVP7TN8TP9TN10TP11TN12TDDVovVT-VT+VIVOVOHVOL01三、施密特觸發(fā)器的應用三、施密特觸發(fā)器的應用1、波形的整形及變換、波形的整形及變換注意整形電路對回差電壓大小的要求注意整形電路對回差電壓大小的要求具有頂部干擾具有頂部干擾的輸入信號

10、的輸入信號回差電壓大于回差電壓大于頂部干擾時輸頂部干擾時輸出波形出波形回差電壓小時回差電壓小時的輸出波形的輸出波形 VT1 VT2ttt000v0v0vI2、幅度鑒別、幅度鑒別幅度大于幅度大于VT+的脈沖被保的脈沖被保留留tt00vovIVT+VT-多諧振蕩器多諧振蕩器多諧振蕩器無穩(wěn)態(tài)電路是一種自激振蕩電路，用來產生一定多諧振蕩器無穩(wěn)態(tài)電路是一種自激振蕩電路，用來產生一定頻率和幅度的矩形脈沖波或方波。頻率和幅度的矩形脈沖波或方波。一、門電路組成的多諧振蕩器一、門電路組成的多諧振蕩器11RCvo2ln()DDDDTHTHVTRCVVV 振蕩周期的計算：振蕩周期的計算：二、用施密特觸發(fā)器構成多諧振

11、蕩器二、用施密特觸發(fā)器構成多諧振蕩器RCVO12ln()DDTTDDTTVVVTTTRCVVV T1T2tt00vIvOVT+VT-VOHVOL40106,0OHDDOLCMOSCCVVV 采用施密特觸發(fā)器采用施密特觸發(fā)器已知已知三、石英晶體振蕩器三、石英晶體振蕩器為了得到頻率穩(wěn)定性很高的脈沖波形，多采用由石英晶體組成的為了得到頻率穩(wěn)定性很高的脈沖波形，多采用由石英晶體組成的石英晶體振蕩器。石英晶體振蕩器。1、符號及頻率特性：、符號及頻率特性：2、各元件的作用：、各元件的作用：R：使反相器工作在線性放大區(qū)，取值：使反相器工作在線性放大區(qū)，取值：TTL門電路，門電路，0.72k；對對CMOS門則

12、常在門則常在10100M之間；之間；C1用于兩個反相器間的耦合，用于兩個反相器間的耦合，C1的選擇應使的選擇應使C1在頻率為在頻率為fs時的容抗可以忽略不計；時的容抗可以忽略不計；C2：抵制：抵制高次諧波，以保證穩(wěn)定的頻率輸出，高次諧波，以保證穩(wěn)定的頻率輸出，C2選擇應使選擇應使2RC2fs0,從從而使而使RC2并聯(lián)在并聯(lián)在fs處產生極點，減少諧振信號損失。處產生極點，減少諧振信號損失。作用：整形、緩沖作用：整形、緩沖Q1111J1KC11&QA12AQ12雙相時鐘發(fā)生器雙相時鐘發(fā)生器555定時器及其應用定時器及其應用1、555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。定時器是一種應用

13、極為廣泛的中規(guī)模集成電路。2、555定時器的應用：定時器的應用：1靈敏、方便；靈敏、方便；2可構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)可構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器；器，多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器；3用于信號的產生、變換、用于信號的產生、變換、控制與檢測?？刂婆c檢測。3、555定時器的分類：定時器的分類：雙極型：具有較大的驅動能力，電源電壓范圍為雙極型：具有較大的驅動能力，電源電壓范圍為516V，最大，最大負載電流可達負載電流可達200mA；CMOS型：具有低功耗、輸入阻抗高，電源電壓范圍為型：具有低功耗、輸入阻抗高，電源電壓范圍為318V，最大負載電流在最大負載電流在4mA以下。以下。一、一、555定時器

14、定時器5KC1C2&16vICvI15vI22v071843v05K5KSRTGVCCRD:10VVVV 比較器比較器，輸出 ；，輸出 ；，輸出 。，輸出 。11地地22觸發(fā)輸入觸發(fā)輸入33輸出輸出44復位復位55控制電壓控制電壓66閾值輸入閾值輸入77放電端放電端88電源電源1、構成施密特觸發(fā)器、構成施密特觸發(fā)器623841555vIvOVCCI1CCI2CCO21VV ,VV , V033則則)0( V, V31V, V32VO1CCI2CCI1不變則I1CCI2CCO21VV ,VV , V133 則則)1( V, V31V, V32VO1CCI2CCI1不變則二、定時器應用二、

15、定時器應用50.01uF2、構成不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、構成不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器ln31.1WtRCRC 輸出脈寬輸出脈寬R：幾百歐：幾百歐幾兆歐幾兆歐C：幾百皮法：幾百皮法幾百微法幾百微法脈寬：脈寬： 幾微秒幾微秒數(shù)分鐘數(shù)分鐘精度：精度：0.1%I3C CVv 無無 觸觸 發(fā)發(fā) 信信 號號 時時I3C CVv 有有 觸觸 發(fā)發(fā) 信信 號號 時時觸發(fā)觸發(fā)輸入輸入5K5K5KC1C2&16vICvI15vI22v071843v0SRTGVCCRDC0.01uFRVCCvIvCln31.1WtRCRC 3、構成可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、構成可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器12678435

16、5550.01uFR1RVCCCTvIvO當當vI 輸入負向脈沖后，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，輸入負向脈沖后，電路進入暫穩(wěn)態(tài)， T導通，導通，C放放電。電。當當vI 為高電平時，為高電平時，T截止，截止，C充電，當充電，當C未充到未充到 之前，電路處于暫穩(wěn)態(tài)；之前，電路處于暫穩(wěn)態(tài)；若此期間，若此期間，vI 輸入負向脈沖，輸入負向脈沖， T導通，導通，C放電，輸出仍維持在暫穩(wěn)態(tài)。只有放電，輸出仍維持在暫穩(wěn)態(tài)。只有在觸發(fā)脈沖撤除后且在輸出脈寬在觸發(fā)脈沖撤除后且在輸出脈寬tw間隔內沒有新的觸發(fā)脈沖，電路才返回間隔內沒有新的觸發(fā)脈沖，電路才返回到穩(wěn)定狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)vo=0)23CCVvIvOvC000tw失落脈

17、沖失落脈沖報警報警23CCVC通過通過555內部內部T放電放電該電路可作為失落脈沖檢出電路。該電路可作為失落脈沖檢出電路。如用于人體心律監(jiān)視。如用于人體心律監(jiān)視。4、構成脈沖寬度調制器、構成脈沖寬度調制器該電路可實現(xiàn)電壓該電路可實現(xiàn)電壓頻率轉換頻率轉換vIvICVCCvO15284376C555RvICvIvOttt000輸出端輸出端vO得到一隨控制電壓得到一隨控制電壓vIC變化的脈沖寬度調制變化的脈沖寬度調制波波5、構成多諧振蕩器占空比固定）、構成多諧振蕩器占空比固定）22C 20.7pLntR ClR C 放放電電：1212C ()20.7()pHntRR ClRR C 充充電電：1211.43 (2)pLpH