-脈沖波形的產(chǎn)生和整形

第10章脈沖波形的產(chǎn)生和整形數(shù)字電子技術(shù)

DigitalElectronicsTechnology幾種常用的脈沖波形

的產(chǎn)生和整形電路10.2施密特觸發(fā)器10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.1概述10.4多諧振蕩器10.1概述獲取矩形脈沖波形的途徑有兩種：1、利用多諧振蕩器電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖。2、通過整形電路把已有的周期性變化波形，變換為符合要求的矩形脈沖。但以能夠找到頻率和幅度都符合要求的一種已有電壓信號為前提。在同步時序電路中，時鐘脈沖控制和協(xié)調(diào)著整個系統(tǒng)的工作，因此時鐘脈沖的特性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。矩形脈沖的特性：占空比q=tW/T為了定量描述矩形脈沖的特性通常給出幾個主要參數(shù)。脈沖周期上升時間下降時間脈沖幅度脈沖寬度脈沖周期T—周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。脈沖幅度Vm—脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖寬度tw—從脈沖前沿到達0.5Vm起，到脈沖后沿到達0.5Vm為止的一段時間。上升時間tr—脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需要的時間。下降時間tf—脈沖上升沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需要的時間。占空比q—脈沖寬度與脈沖周期的比值，即q=tw/T。在脈沖整形或產(chǎn)生電路用于具體的數(shù)字系統(tǒng)時，有時還可能有一些特殊的要求，如脈沖周期和幅度的穩(wěn)定性等，這時還需要增加一些相應(yīng)的性能參數(shù)來說明。10.2施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種電路。它在性能上有兩個重要的特點：1、電路有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。兩種穩(wěn)定狀態(tài)的維持和轉(zhuǎn)換完全取決于外加觸發(fā)信號。觸發(fā)方式：電平觸發(fā)。輸入信號從低電平上升的過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平VT+（正向閾值電壓），與輸入信號從高電平下降過程中對應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平VT-（負向閾值電壓）不同。

2、在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，通過電路內(nèi)部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。

利用這兩個特點不僅能將邊沿變化緩慢的信號波形整形為邊沿陡峭的矩形波，而且可以將疊加在矩形脈沖高、低電平上的噪聲有效地消除。G1、G2的VTH≈1/2VDDR1<R2當vI=0時vO=vOL

≈0,當vI從0逐漸升高并達到v'I

=VTH時，G1進入轉(zhuǎn)折區(qū)。VTHVT+0電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為vO=vOH

≈VDD。1.用門電路組成的施密特觸發(fā)器用CMOS反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器VTHVT+0得正向閾值電壓：當vI從高電臣平逐叼漸下貝降并犧達到v'I=重VTH時，v'I的下抖降引罷發(fā)又儀一個足正反窮饋過狠程。VTHVT-電路射的狀尤態(tài)迅仙速轉(zhuǎn)纏換為vO=vOL≈獲0。VDDVTHVT-VDD得負向誘閾值丸電壓夾：已得羅知正塌向閾殿值電蹄壓：電壓姻傳輸轎特性通過違改變R1和R2的比研值可伴以調(diào)篩節(jié)VT+、VT-和回位差電蠶壓的妖大小數(shù)。但R1必須豆小于R2，否死則電看路將巴進入母自鎖或狀態(tài)貼，不漏能正壟常工弓作。(a)同相輸出(b)反相輸出2.集成漫施密欺特觸損發(fā)器帶與高非功肉能的TT助L集成碰施密山特觸懸發(fā)器3.施密捆特觸鵝發(fā)器肉的應(yīng)回用用于柜波形哪變換利用芝施密漏特觸有發(fā)器陰狀態(tài)劫轉(zhuǎn)換浮過程狠中的麗正反程饋作引用，攜可把勇邊沿候變化通緩慢晨的周深期性香信號隱變成校邊沿傍很陡涉的矩座形脈管沖信辯號。用于網(wǎng)脈沖液整形在數(shù)明字系尾統(tǒng)中新，矩綢形脈寇沖經(jīng)制傳輸滅后往紗往發(fā)給生波尖形畸廁變，華可通懸過施嗽密特震觸發(fā)叉器整摟形獲薯得比愿較理還想的拍矩形右脈沖嶺波形宏。用于罷脈沖渴鑒幅施密勁特觸態(tài)發(fā)器慘能將恨幅度讓大于VT+的脈純沖選液出，碑具有脫脈沖躲鑒幅標能力愚。4.構(gòu)成味多諧谷振蕩樸器10濁.3單穩(wěn)纏態(tài)觸嫁發(fā)器單穩(wěn)夫態(tài)觸發(fā)吳器的紀特點：有穩(wěn)醒態(tài)和櫻暫穩(wěn)柏態(tài)兩薪個不決同的僅工作坦狀態(tài)戲。在觸國發(fā)脈姿沖作翠用下賠，能州從穩(wěn)請態(tài)翻婦轉(zhuǎn)到在暫穩(wěn)揮態(tài)，暫穩(wěn)扔態(tài)維別持一鎖段時產(chǎn)間后唯，自檢動返普回到脾穩(wěn)態(tài)閥，暫穩(wěn)梯態(tài)維黃持時牙間的掉長短無取決冒于電么路本存身的罪參數(shù)效，與嫂觸發(fā)園脈沖蠻的寬挎度和媽幅度設(shè)無關(guān)妻。（觸適發(fā)脈咽沖應(yīng)足滿足旦電路擠要求無）。定時（產(chǎn)資生一嘗定寬昂度的默矩形懷波）秒。整形（把簽不規(guī)紹則的水波形謙變?yōu)榘缫?guī)則很的脈劃沖波惡形）泄。延時（將絡(luò)輸入郊信號勸延遲義一定丑時間辰后輸曠出）埋。單穩(wěn)鉆態(tài)觸現(xiàn)發(fā)器陳在數(shù)省字電間路中辯的作迫用：微分陰型單使穩(wěn)態(tài)懲觸發(fā)容器1.電路伏結(jié)構(gòu)CMOS或非門--RC微分傻電路VDDvO1vOvIRC微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器G1vdCdRdG2vI22.工作軟原理當觸翅發(fā)脈氧沖vI加到指輸入義端時或，在趨微分鵲電路掏輸出繞端得瓦到很得窄的結(jié)正負那脈沖vd，當vd上升晶到VTH以后澡，將城引發(fā)叔如下傳的正興反饋捐過程vdvO1vI2vO使vO1迅速幣跳變偏為低擱電平茅。VDDvO1vOvIRC微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器G1vdCdRdG2vI22.工作乘原理vI2同時粘跳變經(jīng)至低井電平睡，并柏使vO跳變指為高毅電平缺，電繪路進螞入暫島穩(wěn)態(tài)次。這鐘時即付使vd回到攤低電門平，vO的高匪電平自仍將唐維持釀。同時麻，電咳容C開始簽充電詳。vI2逐漸簡升高誰，當效升至vI2=VTH時，男又引勢發(fā)另緊外一練個正榆反饋答過程vOvI2vO1VDDvO1vOvIRC微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器G1vdCdRdG2vI22.工作脾原理如果門這時比觸發(fā)攪脈沖吉已消干失（vd已回差到低心電平聚），松則vO1、vI2迅速塵跳變荒為高途電平仰，并休使輸難出返粘回vO=0的狀樹態(tài)。同時允，電賄容C通過壞電阻R和門G2的輸駁入保飯護電避路向VDD放電乖，直遠至電陳容上簽的電甲壓為0，電知路恢所復到農(nóng)穩(wěn)定靜狀態(tài)儉。VDDvO1vOvIRC微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器G1vdCdRdG2vI2vItttttOOOOOvdvO1vOvI2VTHtWtW輸出摸脈沖翼的幅巧度分辨巧時間td是指遍在保螺證電痰路能捕正常張工作腳的前俊提下渠，允展許兩勵個相玻鄰觸硬發(fā)脈輛沖之離間的污最小拾時間飄間隔辟?；謴椭鴷r間CM砌OS積分小型單唉穩(wěn)態(tài)梅觸發(fā)厭器1.電路負結(jié)構(gòu)積分士型延恐時環(huán)嚇節(jié)TTL與非門2.工作恢原理vI=0（為熊“0”），vO1=VOH（為粥“1”），vA為VOH，輸鍋出vO為“1”。穩(wěn)定狀態(tài)“0”“1”暫穩(wěn)肆態(tài)vI=瓣1vO1=鄰0C放電故vO=運0返回螺穩(wěn)態(tài)這時愉若vI=伍0vO1=壞1C又充俘電vO=企1但開茂始時適仍有vA=塊1當放蔑電至vA=暖VTH暫穩(wěn)態(tài)略狀態(tài)跟持續(xù)麗時間集成急單穩(wěn)賓態(tài)觸雖發(fā)器1634759101114輸入輸出0×101×0101××00111×01111110××0集成舟單穩(wěn)克態(tài)觸市發(fā)器74共12武1的功吹能表集成飛單穩(wěn)踐態(tài)觸恨發(fā)器74臉12朝1的外邊部連狠接方縣法16347591011141使用外接電阻Rext(下降沿觸發(fā)）1634759101114使用內(nèi)部電阻Rint(上升沿觸發(fā)）不可坡重復摟觸發(fā)愚型與裳可重創(chuàng)復觸餓發(fā)型圖（a）為籍不可社重復飾型觸炕發(fā)單樓穩(wěn)態(tài)遙觸發(fā)責器該電主路在勉觸發(fā)倉進入尖暫穩(wěn)限態(tài)期賠間如晴再次監(jiān)受到啄觸發(fā)恩，對所原暫田穩(wěn)態(tài)殘時間旱沒有良影響珠，輸臘出脈設(shè)沖寬揪度tw仍從咸第一屆次觸門發(fā)開仆始計文算。圖（b）為位可重笑復觸括發(fā)型應(yīng)單穩(wěn)填態(tài)觸替發(fā)器該電形路在礎(chǔ)觸發(fā)別進入飄暫穩(wěn)價態(tài)期谷間如肆再次撒被觸還發(fā)，粗則輸泊出脈渡沖寬替度可攤在此狗前暫延穩(wěn)態(tài)諒時間襖的基激礎(chǔ)上供再展郵寬tw。因此笨，采妄用可喂重復牧觸發(fā)顏單穩(wěn)奔態(tài)觸緣瑞發(fā)器炭時能姿比較灰方便五地得皇到持申續(xù)時輝間更舊長的咸輸出確脈沖艇寬度戀。10澇.4多諧納振蕩粗器多諧神振蕩敞器是連一種自激噸振蕩劈燕器，接恰通電芽源以伸后，中不需塔要外姿加觸舍發(fā)信案號，挎便能引自動單產(chǎn)生跳矩形嚷脈沖栗，由級于矩攤形脈惜沖中另含有刑豐富蝕的高蹦次諧唱波分承量，京所以侵習慣該上把燒矩形鞭波振極蕩器框叫做多諧堂振蕩含器。10挪.4占.1對稱染式多腦諧振懲蕩器一、拾工作前原理丹（TT相L）(1螺)靜態(tài)禽（未計振蕩毯）時應(yīng)窩是不哭穩(wěn)定把的二、耳電壓址波形三、勻振蕩鄭頻率浸計算10雹.4吉.2非對抓稱式鄙多諧獅振蕩電器一、移工作岔原理憤（CM猛OS）二、敬電壓視波形10遞.4減.3環(huán)形衰振蕩惰器一、繩最簡律單的去環(huán)形申振蕩膊器二、腔實用雜的環(huán)鎖形振毀蕩器（TT喘L）10駁.4虹.4用施晃密特訂觸發(fā)置器構(gòu)氣成的醬多諧搶振蕩勁器10豎.4棄.5石英副晶體胞多諧切振蕩閣器１９栽２２惹年美國甜卡茅第提貍出用今石英喘壓電僵效應(yīng)跌調(diào)制尚電磁游振蕩兩的頻豪率。巴黎盟廣播強電臺蟻首先餡用嚴穿濟慈侍制作啟的石銳英振疲蕩片綁實現(xiàn)線了無蠻線電扁播音怎中的陣穩(wěn)頻眠，隨卵后各塘國相投繼采修用，彩使無金線廣畏播振詳蕩電負磁回怕路穩(wěn)攤頻成毫為壓胖電晶長體的章最重卸要應(yīng)斷用之趣一。vO2OtvI2OtOtvO1vI1OtVT鉗HVTH在RF1=RF2=RF、C1=C2=C的條嘴件下徒，VIKVIK10處.555紙5定時貪器及責其應(yīng)淚用55恥5定時白器的洪電路作結(jié)構(gòu)巖與功宵能由55及5電路屯組成稀的單羅穩(wěn)態(tài)麻觸發(fā)月器由55掏5電路宰組成秤的多矩諧振盛蕩器由55魄5電路扭組成浪的施戚密特清觸發(fā)榜器10享.5詳.1造5第55定時朗器的扎電路橡結(jié)構(gòu)柜與功壺能55旺5定時鞏器是責一種舞多用集途的勤數(shù)字-模擬厭混合剛集成稈電路陸，利用薯它能港極方球便地摧構(gòu)成施密烏特觸蛇發(fā)器風、單非穩(wěn)態(tài)測觸發(fā)薪器和縮慧多諧徐振蕩猴器。應(yīng)用蜂領(lǐng)域止：波形臘的產(chǎn)苦生和曲變換良、測輩量與餓控制撤、家棗用電蘋器、螺電子這玩具盯等。55期5定時構(gòu)器產(chǎn)瀉品型屋號繁今多，鍬但所篇有雙謙極型意產(chǎn)品算型號突最后未的3位數(shù)滅碼都胸是55涂5，所滴有CM隨OS產(chǎn)品筆型號岡最后租的4位數(shù)善碼都而是75而55。它延們的撿功能仁和外注部引趣腳的制排列稍完全事相同軌。以下酸介紹占國產(chǎn)雙極忽型定腳時器CB吊55闊5的電搶路結(jié)若構(gòu)和什功能墻。高電廉平觸密發(fā)端電壓恰控制塊端低電閉平觸杠發(fā)端放電情端接地默端復位津端電源椅端輸出血端CB些55痕5由比復較器C1和C2、基潑本RS觸發(fā)損器和碼集電恩極開加路的甜放電積三極插管T三部買分組瞎成。vO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q84356271+-C1+-C2vI1THvI2TR'vODDISCVCOG1G3G4VCC

R'D

vC2vC1VR2VR1××01低殺導叢通低高導稻通不變叉不變高名截貨止高慚截番止111C1輸出0，C2輸出1C1輸出1，C2輸出1C1輸出1，C2輸出0C1輸出0，C2輸出0TD狀態(tài)vOvI2vI1RD輸出輸入vOvODDISC5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q84356271+-C1+-C2vI1THvI2TR'VCOG1G3G4VCC

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vC2vC1VR2VR1電路鍛結(jié)構(gòu)學：將55夕5定時努器的借兩個探輸入臘端連脫在一敞起作印為信抱號輸餃入端瘡，即彼可得認到施軌密特浩觸發(fā)要器。濾波傍電容社，為受提高VR1和VR2的穩(wěn)困定性信號激輸入詢端5627vI1vI2VR2VR10.01μFvIvO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q8431+-C1+-C2G1G3G4VCC

vC2vC1VR110綢.5攀.2用55更5定時孝器接罵成的剛施密僅特觸好發(fā)器工作舊原理vOOtvIOtvo由高幕電平拌變?yōu)榻B低電私平和顏由低繭電平吼變?yōu)楦唠娖剿鶎Ψ菓?yīng)的vI值不綠同，裝就形半成了酬施密芬特觸瞇發(fā)特兄性。5627vI1vI2VR2VR10.01μFvIvO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q8431+-C1+-C2G1G3G4VCC

vC2vC1vIOtvOOtUT+UT-ΔUT如果搶參考曬電壓轟由外謹接電矩壓VCO供給終，UT+=VCOUT-=寫1/依2VCOΔUT=淋1/堡2VCO。電壓判傳輸葉特性回差圍電壓電路曾結(jié)構(gòu)觸發(fā)竹信號丈的輸捉入端沒有帽觸發(fā)鞏信號底時vI處于同高電靜平，惜穩(wěn)態(tài)著時vc1=vc2=1、Q=伴0，vo=0。vIvC0.01μFCR5627vO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q8431+-C1+-C2G1G3G4VCC

vC2vC110向.5上.3用55休5定時竿器接牙成的鉛單穩(wěn)豬態(tài)觸挺發(fā)器性能采參數(shù)規(guī)：暫穩(wěn)鋸態(tài)輸謎出的諒寬度應(yīng)用憑舉例vIvC0.01μFCR5627vO5kΩ5kΩ5kΩTDG2Q'Q8431+-C1+-C2G1G3G4VCC

vC2vC1vOOtvCOttp2tp1充電棚回路昏：VCC→R1→R2→C→地。放電懇回