脈沖波形的產(chǎn)生與變換課件

第七章脈沖波形的產(chǎn)生與變換7.1概述7.2555定時(shí)電路7.3單穩(wěn)態(tài)電路7.4多諧振蕩器7.5施密特電路7.1概述圖7–1RC暫態(tài)電路波形

惰性電路產(chǎn)生的暫態(tài)過程，對(duì)一階問題而言，可用三要素法來描述，獲得電壓或電流隨時(shí)間變化的方程，該方程是脈沖波形計(jì)算的重要依據(jù)。三要素即起始值X(0+)、趨向值X(∞)和時(shí)間常數(shù)τ，若三要素已知，則得方程或1.分壓器分壓器由3個(gè)5kΩ電阻R組成，它為兩個(gè)電壓比較器提供基準(zhǔn)電平。當(dāng)5腳懸空時(shí)，電壓比較器A的基準(zhǔn)電平為，比較器B的基準(zhǔn)電平為。改變5腳的接法可改變比較器A、B的基準(zhǔn)電平，如5腳通過電阻10kΩ接地，則基準(zhǔn)電平分別為和。5腳也可另接小于等于UDD的電源，如采用和，則5腳通過一個(gè)電容0.01～0.1μF電容接地，以防干擾信號(hào)影響5腳電壓值。2.比較器比較器A、B是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的高精度電壓比較器。A的輸入端為引腳6高觸發(fā)端，當(dāng)時(shí)，A端輸出為高電平，即邏輯“1”；當(dāng)時(shí)，A輸出為低電平，即邏輯“0”。B的輸入端為引腳2低觸發(fā)端，當(dāng)時(shí)，B輸出為低電平，即邏輯“0”；當(dāng)時(shí)，B輸出為高電平，即邏輯“1”。A、B的輸出直接控制基本RS觸發(fā)器的動(dòng)作。RS觸發(fā)器由兩個(gè)或非門組成，它的狀態(tài)由兩個(gè)比較器輸出控制，根據(jù)基本RS觸發(fā)器的工作原理，就可以決定觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。3.基本RS觸發(fā)器7.2.2工作原理及特點(diǎn)表7–1555定時(shí)器功能表CC7555定時(shí)器電路具有靜態(tài)電流較小(80μA左右)，輸入阻抗極高(輸入電流僅為0.1μA左右)，電源電壓范圍較寬(在3~18V內(nèi)均正常工作)等特點(diǎn)。其最大功耗為300mW。和所有CMOS集成電路一樣，在使用時(shí)，輸入電壓uI應(yīng)確保在安全范圍之內(nèi)，即滿足下式條件：USS-0.5V≤uI≤UDD+0.5V555定時(shí)電路除了CMOS型之外，還有TTL型，如5G555(NE555)。它的工作原理與CC7555沒有本質(zhì)區(qū)別，但其驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA。7.3單穩(wěn)態(tài)電路7.3.1電路組成圖7-3CC7555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路

由于比較器A、B的存在，uC不可能充至UDD。當(dāng)uC充至大于，但小于時(shí)，UA=UB均為低電平，RS觸發(fā)器處于保持態(tài)，即Q=1,，電路仍處于uO=高電平，放電管仍處于截止，電容繼續(xù)充電。當(dāng)時(shí)，UA=1，UB=0，則Q=0，Q=1，uO=0，放電管導(dǎo)通，電容通過放電管很快放電，進(jìn)入恢復(fù)期。由于外界觸發(fā)脈沖加進(jìn)來，電路uO由低電平變?yōu)楦唠娖降皆俅巫優(yōu)榈碗娖竭@段時(shí)間就是暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間，其暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間TW計(jì)算如下：圖7–4具有微分環(huán)節(jié)的單穩(wěn)態(tài)電路圖7–5線性鋸齒波電路7.4多諧振蕩器圖7–6描述矩形脈沖特性的指標(biāo)7.4.1電路組成圖7–7自由多諧振蕩器電路及工作波形由于比較器A、B的存在，電容C不可能充至UDD。過程如下：當(dāng)時(shí)，UB、UA均為低電平，RS觸發(fā)器狀態(tài)不變；但當(dāng)時(shí)，UA=1，UB=0，RS觸發(fā)器狀態(tài)變?yōu)镼=0,Q=1，輸出uO為低電平，放電管V導(dǎo)通，這段時(shí)間我們稱為第一暫穩(wěn)態(tài)期。

放電管V導(dǎo)通時(shí)，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)期，放電過程為由于比較器A、B的存在，電容器不可能放電至0。當(dāng)電容放電,時(shí)，UA=UB=0，RS觸發(fā)器處于維持狀態(tài)，輸出也不變；但當(dāng)C繼續(xù)放電,時(shí)，UB=1,UA=0，這時(shí)Q=1,Q=0，輸出uO為高電平，放電管截止，UDD再次對(duì)電容充電。如此反復(fù)，可輸出矩形波形。該電路的振蕩周期計(jì)算如下：輸出矩形的頻率f=1/T。顯然，改變R1、R2和C值即可改變振蕩頻率。我們也可通過改變5腳電壓U5來改變比較器A、B的參考電壓，而達(dá)到改變振蕩頻率的目的。在實(shí)際中常常需要調(diào)節(jié)T1和T2。這樣就引進(jìn)了占空比的概念：圖7–8占空比可調(diào)振蕩器改變P但不改變R1+R2值。所以該電路振蕩周期為占空比D為7.5施密特電路7.5.1電路組成圖7–10施密特電路7.5.2工作原理

當(dāng)時(shí)，UA=0，UB=1,輸出uO為高電平；uI增加，滿足時(shí)，UA=UB=0，電路維持不變，即uO=1;uI繼續(xù)增加，滿足時(shí)，UA=1,UB=0，輸出uO由高電平變?yōu)榈碗娖?；之后uI再增加，只要滿足，電路不變。如uI下降，只要滿足，由于UA=UB=0，電路狀態(tài)仍維持不變。只有當(dāng)時(shí)，電路才再次翻轉(zhuǎn),uO為高電平，波形如圖7-10(b)所示。由上可看出，當(dāng)uI上升時(shí)，引起電路狀態(tài)改變，由高電平變?yōu)榈碗娖降妮斎腚妷簽椋划?dāng)uI下降時(shí)，引起電路狀態(tài)變化，由低電平變?yōu)楦唠娖降妮斎腚妷簽?。這二者之差稱為回差電壓，即7.5.3主要應(yīng)用1.波形變換通過波形變換可以將非矩形波變換為矩形波。2.