脈沖波形的變換與產(chǎn)生修復(fù)的課件

1、脈沖波形的變換與產(chǎn)生修復(fù)的課件脈沖波形的變換與產(chǎn)生修復(fù)的課件4、掌握由555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、工作原理及外接參數(shù)及電路指標(biāo)的計(jì)算。1、正確理解多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的電路組成及工作原理。2、掌握多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器器件的邏輯功能及主要指標(biāo)計(jì)算。3、掌握555定時(shí)器的工作原理。教學(xué)基本要求4、掌握由555定時(shí)器組成的多諧、單穩(wěn)、施密特觸發(fā)器的電路、8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.1 用門(mén)電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.1 用門(mén)電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸 電路在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處

2、于一種穩(wěn)定狀態(tài)。一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)： 在外來(lái)觸發(fā)信號(hào)作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài); 由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)保持,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間僅與RC參數(shù)值有關(guān)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)。8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器概述 電路在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)。一、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的組成： 由門(mén)電路和 RC電路組成 三、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的分類(lèi) 按RC電路的不同接法 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的組成： 由門(mén)電路和 RC電路組成 三、單穩(wěn) 門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)

3、態(tài)觸發(fā)器用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器按電路形式不同工作特點(diǎn)劃分 門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)8.1.1 用CMOS門(mén)電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1. 電路CMOS與非門(mén)構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 CMOS或非門(mén)構(gòu)成的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 穩(wěn)態(tài)為1負(fù)脈沖觸發(fā)穩(wěn)態(tài)為0正脈沖觸發(fā) 8.1.1 用CMOS門(mén)電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1電路處于一種穩(wěn)態(tài),電路輸入端相當(dāng)于流過(guò)Rd上的電流為0， d=0,而電路穩(wěn)定時(shí)，流過(guò)電阻R的電流也為0，使I2=1，o =0， o1 =1，c =000110a)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，I=0設(shè)定CMOS反相器的閾值電壓工作原理：電路處于一種穩(wěn)

4、態(tài),電路輸入端相當(dāng)于流過(guò)Rd上的電流為0， b)外加觸發(fā)信號(hào)dd =VTH產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：迅速使 o1 = 0o =1電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)電容充電I210 - + 1 vO1 vO G2 G1 C D R VDD vI vI2 vC 1 Rd Cd vd b)外加觸發(fā)信號(hào)dd =VTH產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：迅速使 108 6 4 2 0 vI/V 2 4 6 8 10 VOHVDD vO/V B COMS非門(mén)傳輸特性 108 6 4 2 0 vI/V 2 4 6 8 10 c)電容充電,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)01I2I2 =VTH 產(chǎn)生如下正反饋過(guò)程：迅速使 o1 = 1o =0電容放電c =

5、0c)電容充電,電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)01I2I2 = （1） 輸出脈沖寬度tw3、 主要參數(shù)的計(jì)算由前面的分析得， o穩(wěn)態(tài)時(shí)為0，當(dāng)I輸入上跳沿時(shí)， o立即翻轉(zhuǎn)到1，而o從1翻轉(zhuǎn)回到0的時(shí)間則由RC電路C的充電時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，即RC充電過(guò)程決定了暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間。 o的脈沖寬度是I2 由0V上升到VTH所需時(shí)間。設(shè)由一階電路分析方法有vI2(t)= vI2()+vI2(0+)- vI2() e-t/RC當(dāng) t=tw時(shí)， vI2(tw)= VTH 代入上式， （1） 輸出脈沖寬度tw3、 主要參數(shù)的計(jì)算由前面的 tw0.7RC (2) 恢復(fù)時(shí)間tre tre 3=3RC VTH = VDD /

6、2= RCln2VTH =vI2()+vI2(0+)- vI2() e-t/RCvI2(0+) = 0；vI2() =VDD暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，還需要一段恢復(fù)時(shí)間，使電路恢復(fù)到初始狀態(tài)。 tw0.7RC (2) 恢復(fù)時(shí)間tre tre 4. 討論在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t= t2)瞬間，門(mén)G2的輸入電壓I2達(dá)到VDD+VTH，可能損壞G2門(mén)，怎么辦？4. 討論在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束(t= t2)瞬間，門(mén)G2的輸入電壓vO vI tw tw 不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)8.1.2 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不可重復(fù)觸發(fā)：在進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)期間，如有觸發(fā)脈沖作用，電路工作不受影響，只有當(dāng)電路的暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，輸入觸發(fā)脈沖才會(huì)影響電路狀態(tài)。vO

7、vI tw tw 不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)8.1.2 vO vI tw tw 可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)脈沖：在暫穩(wěn)態(tài)期間，如有觸發(fā)脈沖作用，電路會(huì)重新被觸發(fā)，使暫穩(wěn)態(tài)延遲一個(gè)tw時(shí)間，直至觸發(fā)脈沖的間隔超過(guò)單穩(wěn)輸出脈寬，電路才返回穩(wěn)態(tài)。vO vI tw tw 可重復(fù)觸發(fā)被重復(fù)觸發(fā)可重復(fù)脈沖：在暫 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121觸發(fā)信號(hào)控制電路微分型單穩(wěn)觸發(fā)器 1. 不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121觸發(fā)信號(hào)控脈沖波形的變換與產(chǎn)生修復(fù)的課件電路的連接：引腳10和11間要外接電容，定時(shí)電阻R可以外接電阻或采用內(nèi)部電阻 （a）使用外部電阻Rext（b）使用內(nèi)部電阻Rint

8、電路的連接：引腳10和11間要外接電容，定時(shí)電阻R可以外接電74121功能表 HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL邏輯功能表不可觸發(fā)，保持穩(wěn)態(tài)不變A1、A2中有一個(gè)或兩個(gè)為低電平，在B端輸入上升沿時(shí)電路被觸發(fā)B 為高電平，A1、A2中有一個(gè)或兩個(gè)下降沿時(shí)電路被觸發(fā)74121功能表 HHA1A2BQLHLLHLLLH輸出脈沖寬度： tw0.7RC 電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性在暫穩(wěn)態(tài)期間即使有觸發(fā)信號(hào)輸入,但由于G4門(mén)在此期間關(guān)閉，不會(huì)被再次觸發(fā)，電路屬于不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器暫穩(wěn)態(tài): Q=1 Q=010000輸出脈沖寬度： tw0.7RC 電路的不可重復(fù)觸發(fā)特性在暫8.1.3

9、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1. 定時(shí) 只有在tw時(shí)間內(nèi)，vA信號(hào)才有可能通過(guò)與門(mén)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的RC取值不同，與門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間不同，通過(guò)與門(mén)的脈沖數(shù)也不同。8.1.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1. 定時(shí) 只有在tw時(shí)間內(nèi) 2. 延時(shí)Vo脈沖的上升沿相對(duì)輸入信號(hào)VI的上升沿延遲了tw1時(shí)間。 2. 延時(shí)Vo脈沖的上升沿相對(duì)輸入信號(hào)VI的R C Cext Cext/Rext 74121 vovccB A1 A2 vIC1 D R 噪聲 vovID CP (R) vovI噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)的寬度較寬。注意：?jiǎn)畏€(wěn)觸發(fā)器的輸出脈寬應(yīng)大于噪聲寬度 而小于信號(hào)脈寬，才可消除噪聲。 1D3. 組成噪聲

10、消除電路R C Cext Cext/Rext 74121 vovcc8.2 施密特觸發(fā)器8.2.1 用門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器8.2.2 集成施密特觸發(fā)器8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 8.2 施密特觸發(fā)器8.2.1 用門(mén)電路組成的施密特8.2 施密特觸發(fā)器1、施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性及工作特點(diǎn)： 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。 電路有兩個(gè)閾值電壓。 輸入信號(hào)增加和減少時(shí)，電路的閾值電壓分別是正向閾值電壓（VT+）和負(fù)閾值電壓（VT-） 。同相輸出施密特觸發(fā)器反相輸出施密特觸發(fā)器 oVT+ vO VOH VOL VT- vI 8.2 施密特觸發(fā)

11、器1、施密特觸發(fā)器電壓傳輸特性及工作1、電路組成2、工作原理I18.2.1 用門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器R1 R2I為三角波 假定： 1、電路組成2、工作原理I18.2.1 用門(mén)電路組成的施 108 6 4 2 0 vI/V 2 4 6 8 10 VOHVDD vO/V B vI1001(1) I上升當(dāng)vI=0， = 0VvO正向閾值電壓 (VT+): I 值在增加過(guò)程中，使輸出電壓產(chǎn)生跳變時(shí)所對(duì)應(yīng)I 的值。只要 I1 VTH，I1 (4)當(dāng)I下降, 也下降則保持 =VOHo當(dāng) =VTH，電路產(chǎn)生如下正反饋 ： I1vI1(3) I1 VTH電路,維持 vI1負(fù)向閾值電壓 (VT-): I 值在

12、減小過(guò)程中，使輸出電壓產(chǎn)生跳變時(shí)所對(duì)應(yīng)I 的值。vI1負(fù)向閾值電壓 (VT-): I 值在減小過(guò)程中，vI VT+ VT_ vO 0 0 t t 0 vI vO VT+ VT_ VDD (a) 工作波形(b) 傳輸特性曲線vI1 vovIvI VT+ VT_ vO 0 0 t t 0 vI vO 8.2.2 集成施密特觸發(fā)器 8.2.2 集成施密特觸發(fā)器 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 VT+VT_vT+vT-1. 波形變換 8.2.3 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 VT+VT_vT+vT-1.2. 波形的整形改善上升沿和下降沿消除振蕩現(xiàn)象2. 波形的整形改善上升沿和下降沿消除振蕩現(xiàn)象vovI合理選擇回

13、差電壓，可消除干擾信號(hào)。 3.消除干擾信號(hào)為去掉干擾信號(hào)回差電壓應(yīng)如何選擇？vovIvovT2vT1t t t vovI合理選擇回差電壓，可消除干擾信號(hào)。 3.消除干擾信號(hào)oI4. 幅度鑒別 將幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)加到施密特觸發(fā)器的輸入端時(shí)，能鑒別幅度大于VT+的脈沖信號(hào)，只有幅度大于VT+的脈沖信號(hào)才能使施密特觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，VO有相應(yīng)的脈沖輸出，因此，具有幅度鑒別的功能。oI4. 幅度鑒別 將幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號(hào)加到施8.3 多諧振蕩器8.3.1 由門(mén)電路組成的多諧振蕩器8.3.2 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成波形產(chǎn)生電路8.3 多諧振蕩器8.3.1 由門(mén)電路組成的多諧振蕩器 多諧振蕩器

14、是一種自激振蕩器，電路在接通電源后無(wú)需外接觸發(fā)信號(hào)就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形波脈沖波或方波。 多諧振蕩器 VCC 8.3 多諧振蕩器概述 多諧振蕩器是一種自激振蕩器，電路在接通電源后無(wú)需外 開(kāi)關(guān)電路 RC延時(shí)環(huán)節(jié)多諧振蕩器的基本組成：開(kāi)關(guān)器件：產(chǎn)生高、低電平反饋延遲環(huán)節(jié)（ RC電路）：利用RC電路的充放電特性實(shí)現(xiàn)延時(shí)，輸出電壓經(jīng)延時(shí)后,反饋到開(kāi)關(guān)器件輸入端，改變電路的輸出狀態(tài),以獲得所脈沖波形輸出。概述 開(kāi)關(guān)電路 RC延時(shí)環(huán)節(jié)多諧振蕩器的基本組成：開(kāi)關(guān)器件：產(chǎn)生 1.電路組成開(kāi)關(guān)器件： 反饋延遲環(huán)節(jié)：由CMOS門(mén)電路組成的多諧振蕩器邏輯門(mén)電路R、C 電路8.3.1 由CMOS門(mén)電路組成的多諧

15、振蕩器 1.電路組成開(kāi)關(guān)器件： 由CMOS門(mén)電路組成的多諧振蕩器vO1 = 1，vO2 = 0， vC = 0 Vth=VON=VOFF=VDD/2 VC 進(jìn)入 第二暫穩(wěn)態(tài) v I v O 1 v O2 vO1 VDD 0 vI VDD Vth 0 vO2 VDD 0 (1) 第一暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過(guò)程 0 1 2. 工作原理電路初態(tài)：電容C上尚未充電，瞬間使G1導(dǎo)通、 G2截止vO1 = 0，vO2 = 1vO1 = 1，vO2 = 0， vC = 0 Vth=VOVC vO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOFF=VDD/2 (2) 第二暫穩(wěn)態(tài)及電路自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過(guò)程 二vO1 V

16、DD 0 vI VDD Vth 0 vO2 VDD 0 T1 T2 v I v O 1 v O 1 0 2. 工作原理 瞬間使得G1截止、G2導(dǎo)通vO1 = 1，vO2 = 0電路返回第一暫穩(wěn)態(tài)VC vO1 = 0，vO2 = 1 Vth=VON=VOF TRC1n41.4RC 由門(mén)電路組成的多諧振蕩器的振蕩周期T取決于R、C電路和 VTH，頻率穩(wěn)定性較差。 3. 振蕩周期的計(jì)算vI(0+) 0；vI() VDD =RCT1 :vI(0+) VDD ；vI() 0 =RCT2 : TRC1n41.4RC 由門(mén)電路組成的多諧振蕩器的振蕩vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0tCvovIR

17、18.3.2 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成波形產(chǎn)生電路vovIVT+VT_VOLVOHT1T20t0tCvovIR8.4 555定時(shí)器及其應(yīng)用8.4.1 555定時(shí)器8.4.2 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器8.4.3 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 8.4.4 用555定時(shí)器組成多諧振蕩器8.4 555定時(shí)器及其應(yīng)用8.4.1 555定時(shí)器8.555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路, 廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。 8.4 555定時(shí)器及其應(yīng)用電阻分壓器電壓比較器基本SR鎖存器輸出緩沖反相器集電極開(kāi)路輸出三極管TvovICvI1vI2voC1C2+-+(1)(2)(3)(4)(5)(6)(

18、7)RS&5 k 5 k 5 k &1RDVCC (8)G1、電路 結(jié)構(gòu)8.4.1 555定時(shí)器復(fù)位輸入端(0)555定時(shí)器是一種應(yīng)用方便的中規(guī)模集成電路, 廣泛用于信號(hào)的010T vovICvI1vI2vo C1 C2 + - - + (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) R S & 5 k 5 k 5 k & & 1 RD VCC (8) G 如果懸空0101010110111保持保持2、工作原理010T vovICvI1vI2vo C1 C2 + - 3、555定時(shí)器功能表不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通00放電管T輸出(VO)復(fù)位(RD)觸發(fā)輸入(VI2)閾值輸入(VI

19、1)輸 出輸 入 3、555定時(shí)器功能表不變不變1導(dǎo)通01截止11導(dǎo)通008.4.2 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器vI8.4.2 用555定時(shí)器組成施密特觸發(fā)器vI不變 不變 導(dǎo)通 0 截止 1 導(dǎo)通 0 T VO VI2 VI1 輸 出 輸 入 如何改變電路的閾值電壓和回差電壓?不變 不變 導(dǎo)通 0 截止 1 導(dǎo)通 0 8.4.3 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1、電路VCCvI8.4.3 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1、電路VCCa、沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)( i )，如果接通電源后，Q=0，vO=0，T導(dǎo)通，電容C通過(guò)放電三極管T放電，使vC=0，vO保持低電平不變。 13VCCVCCvI

20、Qa、沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)( i 如果接通電源后，Q=1，T截止，電源通過(guò)電阻R對(duì)電容C充電，當(dāng)vC上升到2VCC/3，vO為低電平。此時(shí)，T導(dǎo)通，電容C放電， vO保持低電平不變。因此，沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路只有一種穩(wěn)定狀態(tài)， vO=0VCCvIQ VCCvIQ t v O V OH o v I o t v C o 1 3 V CC 2 3 V CC t t 2 t 1 0 不變 不變 導(dǎo)通 0 截止 1 導(dǎo)通 0 T VO VI2 VI1 輸 出 輸 入 b、當(dāng)輸入信號(hào)下降沿到達(dá)時(shí), 電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) tWc、電容放電, 電路自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài) t v O V OH o tw=RC1n31.1RC 2、工作波形及輸出脈寬的計(jì)算電路是可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)?tw=RC1n31.1RC 2、工作波形及輸出脈寬的計(jì)算電8.4.