惠州學(xué)院數(shù)電10脈沖波形的產(chǎn)生與整形

獲取矩形脈沖波形利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生利用整形電路把周期性變化波形變換為符合要求的矩形脈沖第十章脈沖波形的產(chǎn)生與整形

6.1描述矩形脈沖特性的指標(biāo)

圖6–16描述矩形脈沖特性的指標(biāo)trtfTWT0.9Um0.5Um0.1UmUm用門電路組成的施密特觸發(fā)器G1，G2為CMOS反相器，門電路的閾值電壓為：VTH=1/2VDD，且R1<R211VIVoVo'VI'R2Vo1G1G2R1VI'Vo1VoVI=0時，VO=VOL0，VI'0當(dāng)VI從0逐漸升高到使得VI’=VTH時,電路發(fā)生正反饋,如圖所示:電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為Vo=VOH

VDD6.2施密特觸發(fā)器11VIVoVo'VI'R2Vo1G1G2R1VI'Vo1Vo當(dāng)VI從0逐漸升高到使得VI

’=VTH時,電路發(fā)生正反饋,如圖所示:電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為Vo=VOH

VDD正向閾值電壓：VT+

=（1+R1/R2）VTH正向閾值電壓：VI上升過程中電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平11VIVoVo'VI'R2Vo1G1G2R1負(fù)向閾值電壓：VT-=（1-R1/R2）VTHVI'Vo1Vo當(dāng)VI從VDD逐漸下降到使得VI

’=VTH時,電路發(fā)生正反饋,如圖所示:電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為Vo=VOL0負(fù)向閾值電壓：VI下降過程中電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平電壓傳輸特性曲線：同相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器以V0'作輸出端11VIVoVo'VI'R2Vo1G1G2R1定義回差電壓?VT=VT+—VT-通過改變R1和R2的比值，可以調(diào)節(jié)VT+、VT-和回差電壓的大小，但R1必須小于R2，否則電路將進(jìn)入自鎖狀態(tài)，不能正常工作?；夭睿杭墒┟芴赜|發(fā)器

施密特觸發(fā)電路的應(yīng)用1.波形變換:將邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。2.脈沖整形：

在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變。3.脈沖鑒幅：

可在輸入的一系列幅度各異的脈沖信號中選出幅度大于某一定值的脈沖輸出。4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器電容上初始電壓為零，所以輸出為高電平，并開始經(jīng)電阻R向電容充電。當(dāng)充至?xí)r，輸出跳變?yōu)榈碗娖?，電容C又經(jīng)R開始放電。對TTL電路，100Ω<R<470Ω6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特性：第一，它有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)；第二，在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，電路能自動返回穩(wěn)態(tài)；第三，暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛用于脈沖整形、延時（產(chǎn)生滯后于觸發(fā)脈沖的輸出脈沖）以及定時（產(chǎn)生固定時間寬度的脈沖信號）等單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)通常是靠RC電路的充、放電過程來維持的RC電路可接成兩種形式：微分和積分電路形式微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:采用CMOS門電路和RC微分電路穩(wěn)態(tài):暫穩(wěn)態(tài):三要素法：充電時的等效電路如下：1.在穩(wěn)態(tài)下，VI=0,VI2=VDD，故Vo=0，Vo1=VDD，C上無電壓當(dāng)觸發(fā)脈沖VI加到輸入端時，經(jīng)過微分電路輸出很窄的正、負(fù)脈沖Vd。當(dāng)Vd上升到VTH以后，引發(fā)正反饋過程：2.Vo1迅速跳變?yōu)榈碗娖?，VI2也同時跳變?yōu)榈?，Vo跳變?yōu)楦唠娖剑娐愤M(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。同時電容C開始充電，VI2逐漸升高3.當(dāng)VI2升高至VTH時，此時若觸發(fā)脈沖已消失，則Vo1，VI2迅速跳變?yōu)楦唠娖剑⑹馆敵龇祷豓o=0，電路恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。同時電容C放電到C上電壓為0。VI2VoVo1VdVo1VI2Vo輸出脈沖幅度：Vm=VOH-VOLVDD輸出脈沖寬度：恢復(fù)時間：Tre=(3~5)RONC分辨時間：Td=tw+Tre微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的應(yīng)用：1.脈沖整形：將輸入的不規(guī)則脈沖整型為具有一定幅度和一定寬度的脈沖。2.脈沖延時：可改變單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的Rb1、C來調(diào)節(jié)延遲時間。3.定時：調(diào)節(jié)單穩(wěn)電路中的定時元件Rb1或C，可改變控制時間的長短。單穩(wěn)微分限幅ViVoVAVB6.4多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器。在接通電源以后不需要外加觸發(fā)信號，便能自動地產(chǎn)生矩形脈沖。由于矩形波中含有豐富的高次諧波分量，所以又把矩形波振蕩器稱為多諧振蕩器。6.4.1對稱式多諧振蕩器為了產(chǎn)生自激振蕩，電路必須工作在放大狀態(tài)。只要G1或G2的輸入電壓有微小的擾動，就會被正反饋回路放大而引起振蕩?？汕‘?dāng)?shù)剡x取RF1和RF2的值，使反相器的靜態(tài)工作點P位于電壓傳輸特性的線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)，即工作在放大區(qū)。1.可恰當(dāng)?shù)剡x取RF1和RF2的值，使反相器的靜態(tài)工作點P位于電壓傳輸特性的線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)，電源波動和外界干擾使VI1有微小的正跳變，必有如下反饋：使Vo1迅速跳變?yōu)榈碗娖剑琕o2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入第1個暫穩(wěn)態(tài)，同時電容C1開始充電，充電速度較快。2.VI2首先上升至G2的閾值電壓VTH，并引起如下正反饋,從而使Vo2迅速跳變至低電平而Vo1迅速跳變至高電平，電路進(jìn)入第二個暫穩(wěn)態(tài)。接著C2開始充電而C1開始放電。VI1Vo1VI2Vo2VI2Vo2VI1Vo16.4.2非對稱式多諧振蕩器6.4.3環(huán)形振蕩器一個最簡單的環(huán)形振蕩器利用門電路的傳輸延遲將奇數(shù)個反相器首尾相接而成。這個電路是沒有穩(wěn)定狀態(tài)的。在靜態(tài)時任何一個反相器的輸入和輸出都不可能穩(wěn)定在高電平或低電平，而只能處于高低電平之間，所以處于放大狀態(tài)。電路簡單但不實用：門電路的傳輸延遲時間極短，因此振蕩頻率很高并且頻率不易調(diào)節(jié)。6.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器電容上初始電壓為零，所以輸出為高電平，并開始經(jīng)電阻R向電容充電。當(dāng)充至?xí)r，輸出跳變?yōu)榈碗娖剑娙軨又經(jīng)R開始放電。當(dāng)放電至?xí)r，輸出電平跳變?yōu)楦唠娖?，電容重新充電?.6.4.5石英晶體多諧振蕩器以上振蕩器的頻率穩(wěn)定性不高石英晶體電抗頻率特性：外加電壓頻率為f0時阻抗最小所以頻率為f0的電壓信號最容易通過它，并在電路中形成正反饋，而頻率不是f0的電壓信號被衰減。作業(yè)6.26.46.86.136.5555定時器及其應(yīng)用6.5.1555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能555定時器是一種多用途的數(shù)字——模擬混合集成電路，可以方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。雙極型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為555，CMOS型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為7555。C1,C2為比較器TD為集電極開路的放電三極管VCO懸空時，VR1=2VCC/3VR2=VCC/3VCO外接固定電壓則VR1=VCO，VR2=VCO/2CB555的功能表輸入輸出RDVI1VI2VOTD狀態(tài)1低導(dǎo)通0>2VCC/3>VCC/3低導(dǎo)通0<2VCC/3>VCC/3不變不變0<2VCC/3<VCC/3高截止0>2VCC/3<VCC/3高截止555能在寬電源電壓范圍內(nèi)工作，可承受較大的負(fù)載電流。雙極型555定時器的電源電壓：5~16v，最大負(fù)載電流：200mACMOS型7555定時器的電源電壓：3—18v，最大負(fù)載電流：4mA6.5.2用555定時器接成施密特觸發(fā)器C1與C2的參考電壓不同，因而基本RS觸發(fā)器的置0信號和置1信號必然發(fā)生在輸入信號VI的不同電平。(VC1=0,VC2=0)0.01F為濾波電容，提高VR1和VR2的穩(wěn)定性。VT=VT+—VT-

=VCC/36.5.3用555定