第十章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形閻

第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形閻第一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日一、獲取矩形脈沖的方法有：1、脈沖波形發(fā)生電路2、脈沖波形整形電路二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)10.1概述第二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器10.2施密特觸發(fā)器（常用的一類脈沖整形電路）第三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日回差電壓：第六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日施密特觸發(fā)器的主要特點(diǎn)：*輸入信號(hào)在上升和下降過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的輸入電平不同*電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)有正反饋過(guò)程，使輸出波形邊沿變陡第七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用一、用于波形變換二、用于鑒幅第八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日三、用于脈沖整形第九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：10.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、積分型G1和G2為TTL門1、原理分析①有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)②在外界觸發(fā)信號(hào)作用下，能從穩(wěn)態(tài)→暫穩(wěn)態(tài)，維持一段時(shí)間后自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)③暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間長(zhǎng)短取決于電路內(nèi)部參數(shù)第十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2、性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：第十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、微分型G1和G2為CMOS門1、原理分析第十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2、性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：第十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理(74121)微分型單穩(wěn)控制附加電路第十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日P474:可重復(fù)觸發(fā)？不可重復(fù)觸發(fā)？功能表：P472第十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4多諧振蕩器（自激振蕩，不需要外加觸發(fā)信號(hào)）10.4.1對(duì)稱式多諧振蕩器一、工作原理（TTL）(1)靜態(tài)（未振蕩）時(shí)應(yīng)是不穩(wěn)定的第十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、電壓波形第二十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日三、振蕩頻率計(jì)算第二十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.2非對(duì)稱式多諧振蕩器一、工作原理（CMOS）第二十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、電壓波形第二十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.3環(huán)形振蕩器

一、最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器第二十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日二、實(shí)用的環(huán)形振蕩器 （TTL）第二十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器第二十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.4.5石英晶體多諧振蕩器公元１９２２年美國(guó)卡第提出用石英壓電效應(yīng)調(diào)制電磁振蕩的頻率。巴黎廣播電臺(tái)首先用嚴(yán)濟(jì)慈制作的石英振蕩片實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電播音中的穩(wěn)頻，隨后各國(guó)相繼采用，使無(wú)線廣播振蕩電磁回路穩(wěn)頻成為壓電晶體的最重要應(yīng)用之一。

第二十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.5555定時(shí)器及其應(yīng)用10.5.1555定時(shí)器（數(shù)/?；旌螴C）一、電路結(jié)構(gòu)由電壓比較器C1,C2組成觸發(fā)器輸出緩沖器G3,G4OC輸出的三級(jí)管第二十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日555定時(shí)器低電平觸發(fā)端高電平觸發(fā)端電壓控制端復(fù)位端低電平有效放電端電源第三十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日UTHUTRRuoTD的狀態(tài)XX0UOL導(dǎo)通>2VCC/3>VCC/31UOL導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/31不變不變X<VCC/31UOH截止第三十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.5.2由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器UTHUTRRuoTD的狀態(tài)XX0UOL導(dǎo)通>2VCC/3>VCC/31UOL導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/31不變不變X<VCC/31UOH截止TRTH一.電路第三十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（2）主要靜態(tài)參數(shù)（a）上限閾值電壓VT+——vI上升過(guò)程中，輸出電壓vO由高電平VOH跳變到低電平VOL時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。圖中：VT+=2/3VCC。（b）下限閾值電壓VT—

——vI下降過(guò)程中，vO由低電平VOL跳變到高電平VOH時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值。圖中：VT—=1/3VCC。（c）回差電壓ΔVT圖中：ΔVT=VT+－VT—=1/3VCC2.電壓滯回特性和主要參數(shù)

（1）電壓滯回特性第三十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器——有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；在觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時(shí)間后，自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。（1）無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（2）vI下降沿觸發(fā)當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。10.5.3由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成及工作原理第三十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，觸發(fā)脈沖已消失,vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。(3）暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)τ1=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。第三十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日（5）恢復(fù)過(guò)程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過(guò)飽和導(dǎo)通的放電三極管T放電，時(shí)間常數(shù)τ2=RCESC，經(jīng)過(guò)（3～5）τ2后，電容C放電完畢，恢復(fù)過(guò)程結(jié)束。第三十六頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日主要參數(shù)估算(1)輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計(jì)算）上式說(shuō)明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時(shí)元件R、C的取值，與輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無(wú)關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便地調(diào)節(jié)tW。（2）恢復(fù)時(shí)間tre

tre=（3～5）τ2（3）最高工作頻率fmax

vI周期的最小值：Tmin=tW＋tre因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率應(yīng)為:第三十七頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時(shí)間tW。當(dāng)v/O=1時(shí)，與門打開，vO=vF。當(dāng)v/O=0時(shí)，與門關(guān)閉，vO為低電平。顯然與門打開的時(shí)間是恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。（2）定時(shí)第三十八頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日2.整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vI，整形成為幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖vO。vO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度tW決定于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。第三十九頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日3.觸摸定時(shí)控制開關(guān)

555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個(gè)負(fù)脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tW）結(jié)束時(shí)，555輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。第四十頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日4.觸摸、聲控雙功能延時(shí)燈555和T1、R3、R2、C4組成單穩(wěn)定時(shí)電路，定時(shí)（即燈亮）時(shí)間約為1分鐘。當(dāng)擊掌聲傳至壓電陶瓷片時(shí)，HTD將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)T2、T1放大，觸發(fā)555，使555輸出高電平，觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管SCR，電燈亮；同樣，若觸摸金屬片A時(shí)，人體感應(yīng)電信號(hào)經(jīng)R4、R5加至T1基極，也能使T1導(dǎo)通，觸發(fā)555，達(dá)到上述效果。第四十一頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例：圖為一心律失常報(bào)警電路，圖中vI是經(jīng)過(guò)放大后的心電信號(hào)，其幅值vIm=4V。

（1）對(duì)應(yīng)vI分別畫出圖中vo1、vo2、vo三點(diǎn)的電壓波形；

（2）說(shuō)明電路的組成及工作原理。第四十二頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日第四十三頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日10.5.4由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過(guò)R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過(guò)程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。第四十四頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間T1：（用三要素法計(jì)算）（2）電容放電時(shí)間T2（3）電路振蕩周期T

T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）電路振蕩頻率f（5）輸出波形占空比q第四十五頁(yè)，共四十九頁(yè)，2022年，8月28日占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路

利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C充電和放電回路隔離開來(lái)，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器?？捎?jì)算得：T1=0.7R1CT2