第8章脈沖波形的產(chǎn)生與變換

第8章脈沖波形產(chǎn)生與變換8.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.2多諧振蕩器8.3施密特觸發(fā)器8.4555定時(shí)器及其應(yīng)用第8章

8.1數(shù)字電路中脈沖波形（不一定是周期信號(hào)）來源于：脈沖信號(hào)產(chǎn)生器電路對(duì)已有信號(hào)的變換脈沖信號(hào)產(chǎn)生器多諧振蕩器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器施密特觸發(fā)器555定時(shí)器第8章

8.18.1（矩形波）多諧振蕩器自激振蕩：在電路的輸入端不接信號(hào)的前提下，只要接通電源輸出端就有一定頻率和幅度的信號(hào)輸出。電路自激振蕩的條件：相位條件：輸出信號(hào)同相地反饋到輸入端——正反饋；幅度條件：輸出信號(hào)大小不變地反饋到輸入端；電路輸入端輸出端反饋電路振蕩波輸出多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，它產(chǎn)生的信號(hào)為矩形波或方波。特點(diǎn)：工作中沒有穩(wěn)定的狀態(tài)——無穩(wěn)態(tài)電路第8章

8.18.1.2石英晶體振蕩器石英晶體組成的脈沖振蕩電路能輸出振蕩頻率及幅值都穩(wěn)定的振蕩波形，被廣泛地應(yīng)用在模擬、數(shù)字電路系統(tǒng)中。一、石英晶體的特點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)及符號(hào)石英晶體諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖及符號(hào)第8章

8.1C0RLC石英晶體的等效電路及頻率特性2、等效電路和振蕩頻率ffsfpX第8章

8.1根據(jù)品質(zhì)因數(shù)的表達(dá)式由于C、R數(shù)值很小，L數(shù)值很大，所以Q值高達(dá)104～106。振蕩頻率僅取決于晶片的結(jié)構(gòu)及尺寸，穩(wěn)定度f/f0最高可達(dá)10－10～10－11。當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，諧振頻率的信號(hào)最容易通過，其余信號(hào)被石英晶體所衰減。由于石英晶體的振蕩頻率與外電路及環(huán)境無關(guān)，特別是溫度，其選頻性能良好，輸出振蕩頻率相當(dāng)穩(wěn)定。第8章

8.28.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)、一個(gè)暫態(tài)；在外來信號(hào)的觸發(fā)下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間將根據(jù)電路中RC的時(shí)間常數(shù)，后自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的變換與延時(shí)電路中單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)通常是靠RC電路的充、放電過程來維持。第8章

8.28.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器根據(jù)電路和工作狀態(tài)不同可分為：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)器兩種。不可重復(fù)觸發(fā)：新觸發(fā)必須在電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)才有效?？芍貜?fù)觸發(fā)：只要輸入存在觸發(fā)信號(hào)，就能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)而進(jìn)入或繼續(xù)暫穩(wěn)態(tài)。重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)的集成單穩(wěn)態(tài)集成觸發(fā)器——74121輸入輸出A1A2BQL×HLH×LHXXLHH×H↓H↓HH↓↓HL×↑XL↑電容接在10（+）、11（－）腳間9腳內(nèi)部有一個(gè)2k的固定電阻，使用接VCC，不用時(shí)可懸空如需外接電阻Ｒ，必須接在１１與１４腳之間。定時(shí)單次脈沖寬度：

基本應(yīng)用接線圖：第8章

8.28.2.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的典型應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的典型應(yīng)用：

定時(shí)、延時(shí)、多諧振蕩器和脈沖噪聲消除1、定時(shí)在數(shù)字電路中經(jīng)常需要在一段時(shí)間內(nèi)允許信號(hào)通過，或者對(duì)某些信號(hào)進(jìn)行間隔采樣。應(yīng)用定時(shí)電路可實(shí)現(xiàn)以上功能。比如：tw采樣信號(hào)觸發(fā)脈沖輸出信號(hào)定時(shí)脈沖第8章

8.2延時(shí)由于單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的定時(shí)脈沖比觸發(fā)脈沖的上升沿（或下降沿）延遲了tw，單穩(wěn)觸發(fā)器的這一作用被用于時(shí)序控制。例如：溫度傳感器持續(xù)報(bào)警時(shí)間為twA/D轉(zhuǎn)換單穩(wěn)觸發(fā)器2個(gè)uiu0報(bào)警電路觸發(fā)脈沖延時(shí)后的報(bào)警定時(shí)脈沖利用單穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行延時(shí)報(bào)警的電路框圖第8章

8.2多諧振蕩器利用2個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器首尾相連反饋可以構(gòu)成一個(gè)多諧振蕩器tw1tw1tw2tw1區(qū)域區(qū)域第8章

8.38.3施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)1、具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：1態(tài)和0態(tài)；2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換依賴vI

，狀態(tài)維持也依賴vI

，不會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)；3、觸發(fā)依據(jù)為電平，兩次觸發(fā)所需的電平不同，有回差；4、內(nèi)部有正反饋，使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。傳輸特性曲線工作波形觸發(fā)電平ｕｉ從上升ｕｉ下降第8章

8.3工作波形及傳輸特性曲線工作波形傳輸特性曲線符號(hào)同相施密特觸發(fā)器反相施密特觸發(fā)器ui上升到導(dǎo)致輸出翻轉(zhuǎn)的閾值電壓ui下降到導(dǎo)致輸出翻轉(zhuǎn)的閾值電壓第8章

8.38.3.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用一、波形變換將邊沿緩慢變化的周期性信號(hào)變換為矩形波。（正反饋）參數(shù)相同的同相、反相施密特觸發(fā)器對(duì)同一信號(hào)的輸出是互補(bǔ)的！1、傳輸線上電容C較大時(shí)，邊沿變差2、傳輸線長(zhǎng)且阻抗不匹配，上下沿振蕩3、其它噪聲脈沖耦合干擾基于上述原因，需要整形。第8章

8.3二、用于脈沖整形振蕩噪聲用施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖整形信號(hào)在傳輸中，通常會(huì)因?yàn)椋旱?章

8.3只有幅度大于的脈沖VT+才會(huì)在輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)。三、脈沖鑒幅第8章

8.3四、構(gòu)成多諧振蕩器555定時(shí)器是應(yīng)用極廣的中規(guī)模集成電路該電路的使用時(shí)外圍元件極少，應(yīng)用十分廣泛；常用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)、監(jiān)測(cè)中。555定時(shí)器常被稱為555時(shí)基電路，有TTL、CMOS兩種TTL：NE555（單集成）、NE556（雙集成）

特點(diǎn)：帶負(fù)載能力、電源適應(yīng)范圍強(qiáng)！輸出電流≤200mA；Vcc：5~16vCMOS：C7555（單集成）、C7556（雙集成）

特點(diǎn)：功耗小、電源適應(yīng)范圍更強(qiáng)！輸出電流≤4mA；Vcc：3~18v第8章

8.48.4555定時(shí)器及其應(yīng)用8.4.1555定時(shí)器第8章

8.4內(nèi)部電路圖第8章

8.4555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的接線圖輸出高電平（即暫穩(wěn)態(tài)）的持續(xù)時(shí)間實(shí)質(zhì)上就是電容的充電時(shí)間t：T=RCln3≈1.1RC

電阻R的阻值通常在幾百歐姆～幾兆歐之間；電容的取值通常在幾百皮法～幾百微法之間。如果電阻和電容的精度足夠，這種電路的輸出脈沖的時(shí)間精度接近0.1%。改變外接電阻和電容值可改變輸出高電平的脈寬不可重復(fù)觸發(fā)第8章

8.4555定時(shí)器構(gòu)成可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的接線圖tui0tuc0tu00當(dāng)ui

為1的時(shí)間大于tw，暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，輸出翻轉(zhuǎn)，則u0=0；同時(shí)7腳為0，C放電；0→11→00報(bào)警ui

為低電平，晶體管T導(dǎo)通，電容C通過T放電；輸出u0為高電平;ui

為高電平，晶體管T截止，電容C通過R充電，uc上升;當(dāng)ui

為1的持續(xù)時(shí)間小于tw時(shí)，ui一旦下跳為0，則u0=1；第8章

8.4555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器的接線圖T

=T1+T2

0.7(R1+2R2)C

555內(nèi)部的比較器靈敏度很高，并且采用差分電路形式，其輸出的振蕩頻率受溫度和電源的影響極小，因而比較穩(wěn)定！占空比可調(diào)的振蕩電路T

=T1+T2

0.7(R1+R2+R3)CT1=0.7(R1+R21)CT2=0.7(R3+R22)C第8章

8.43.施密特觸發(fā)器55576254183+VCCCR1uIuO用途：脈沖整形、波形變換、鑒幅第8章

8.4桑塔納2000轎車上應(yīng)用555定時(shí)器構(gòu)成電子溫控器的電路圖2004年2月正式應(yīng)用到商品車上，改變了以往壓力式機(jī)械溫控器溫控精度不高，溫控點(diǎn)偏移或失效而造成的空調(diào)結(jié)霜、停止工作的缺點(diǎn)！10溫控電阻穩(wěn)壓電路去耦合濾波器繼電器第8章

8.4應(yīng)用介紹：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器tW≈1.1R1C多諧振蕩器T=0.7(R2+2R3)C第8章復(fù)習(xí)本章復(fù)習(xí)重點(diǎn)基本概念自激振蕩、閾值電平，暫穩(wěn)態(tài)，不可重復(fù)觸發(fā)、可重復(fù)觸發(fā)，定時(shí)、延時(shí)；應(yīng)掌握的基本概念和基本要求熟悉多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)及其之間的區(qū)別。了解單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器的典型應(yīng)用。了解555定時(shí)器的工作原理及其典型應(yīng)用。會(huì)計(jì)算以上電路的工作周期或頻率。多諧振蕩器的兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)換過程是通過

來實(shí)現(xiàn)的。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在外加觸發(fā)信號(hào)作用下將由

態(tài)翻轉(zhuǎn)到

態(tài)，并經(jīng)過一段時(shí)間后自動(dòng)回到

態(tài)。在下圖中是一個(gè)施密特觸發(fā)器的傳輸特性從圖中可知：當(dāng)輸入電壓ui由2.5v→3.4