第10章-脈沖波形的產(chǎn)生與整形課件

第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形10.1概述10.2施密特觸發(fā)器（特點及其應(yīng)用）10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（特點及其應(yīng)用）10.4多諧振蕩器（特點及其應(yīng)用）10.5555定時器及其應(yīng)用*****1獲取矩形脈沖波形的途徑有兩種：1、脈沖波形發(fā)生電路：利用多諧振蕩器直接產(chǎn)生。2、脈沖波形整形電路：利用整形電路把周期性變化的波形變換為符合要求的矩形脈沖。在同步時序電路中，作為時鐘信號的時鐘脈沖控制和協(xié)調(diào)著整個電路的工作。因此，時鐘脈沖的特性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常的工作。為了定量描述矩形脈沖的特性，給出幾個主要參數(shù):10.1概述2描述矩形脈沖特性的主要參數(shù):

脈沖周期T脈沖幅度Vm上升時間tr占空比q=tw/T脈沖頻率f=1/T脈沖寬度tw下降時間tf3特點：1、輸入信號在上升和下降過程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平不同。10.2施密特觸發(fā)器（常用的一種脈沖整形電路）VT+VT-0vIvO（VT+≠VT-）應(yīng)用：常用于波形變換、鑒幅和脈沖整形。2、電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時有正反饋過程，使輸出波形邊沿變陡。符號：施密特傳輸門施密特與非門施密特非門′410.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器將兩級反相器串接起來，同時通過分壓電阻把輸出端的電壓反饋到輸入端，即構(gòu)成施密特觸發(fā)器。G1，G2為CMOS反相器。VI=0時，VO=VOL0，VA0電路：符號：′51、當VI從0逐漸升高到使得VA≥VTH時，電路發(fā)生正反饋，如圖所示:VAVoVo1正向閾值電壓VT+

：

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。即VA

=VTH時的VI=VT+電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為Vo=VOH

VDDVT+VTH06VAVoVo12、當VI從VDD逐漸下降到使得VA

≤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=VOL

0負向閾值電壓VT-

：

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。即VA

=VTH時的VI=VT-VT-VTHVDD7電壓傳輸特性曲線：回差電壓?VT=VT+—VT-負向閾值電壓VT-正向閾值電壓VT+以V'0

作輸出端反相輸出的施密特觸發(fā)器同相輸出的施密特觸發(fā)器′VT+VT-0vIvOVT+VT-0vIv'O810.2.3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VT+的脈沖輸出。10.2.2集成施密特觸發(fā)器(略)93.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，可通過施密特觸發(fā)電路整形成矩形脈沖。1010.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

特點：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。根據(jù)RC電路的不同接法，分為微分型和積分型兩種.應(yīng)用：11一、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):V0=0暫穩(wěn)態(tài):V0=1上升沿觸發(fā)12輸出脈沖幅度：Vm=VOH-VOLVDD輸出脈沖寬度：工作波形13二、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:采用TTL門電路穩(wěn)態(tài):V0=1暫穩(wěn)態(tài):V0=0上升沿觸發(fā)14單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.延時與定時圖中，vO1的下降沿比vI的觸發(fā)沿滯后了時間tW。當vO1=1時，與門打開，vO=

vF。當vO1=0時，與門關(guān)閉，vO為低電平。顯然與門打開的時間是恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖vO1的寬度tW。（2）定時（1）延時tWvIvO1vFvO單穩(wěn)1vIOv單穩(wěn)1vIOvO1vIvOvo1單穩(wěn)與門vF15

2.整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號vI

整形成為幅度和寬度都相同的標準矩形脈沖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)時間。tVi0tVo0單穩(wěn)1vIOvOtW1610.4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。10.4.1對稱式多諧振蕩器1710.4.2非對稱式多諧振蕩器10.4.3環(huán)形振蕩器利用門電路的傳輸延遲時間將奇數(shù)個反相器首尾相接構(gòu)成。實用的環(huán)形振蕩器1810.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器10.4.5石英晶體多諧振蕩器振蕩器的頻率穩(wěn)定性高19555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、556，CMOS型產(chǎn)品型號最后數(shù)碼為7555、7556。10.5555定時器及其應(yīng)用10.5.1555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能555能在寬電源電壓范圍內(nèi)工作，可承受較大的負載電流。雙極型555定時器的電源電壓:5~16V.最大負載電流：200mA。CMOS型7555定時器的電源電壓:3—18V.最大負載電流：4mA。20C1,C2為比較器，V+>V-時，VC=1；V+<V-時，

VC=0S'R'R'D=0時，VO=0VI1>VRI時，VC1=0VI1<VRI時，VC1=1VI2<VR2時，VC2=0VI2>VR2時，VC2=1VO=QVO=0時，TD導(dǎo)通VCO外接固定電壓則VR1=VCO，VR2=VCO/2VCO為參考電壓，

VCO懸空時，VR1=2VCC/3，VR2=VCC/3TD為集電極開路的放電三極管21CB555的功能表：輸入輸出R'DVI1R'VI2S'VOTD狀態(tài)2Vcc/31Vcc/301101100低導(dǎo)通低導(dǎo)通不變不變高截止高截止1>2VCC/3>VCC/31<2VCC/3>VCC/31<2VCC/3<VCC/31>2VCC/3<VCC/30S'R'22GNDVI2VOR'DVCCDISC

VI1VCO外引線排列：邏輯符號：輸入輸出VI1VI2VOTD狀態(tài)>2VCC/3>VCC/3低導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/3不變不變<2VCC/3<VCC/3高截止>2VCC/3<VCC/3高截止邏輯功能：2310.5.2用555定時器接成施密特觸發(fā)器0.01F為濾波電容，提高VR1和VR2的穩(wěn)定性。IvVCC0.01F24VT=VT+-VT-=VCC/3VIVO<VCC/3高VCC/3<VI<2VCC/3不變>2VCC/3低VT-VT+輸入輸出VI1VI2VOTD狀態(tài)>2VCC/3>VCC/3低導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/3不變不變<2VCC/3<VCC/3高截止>2VCC/3<VCC/3高截止IvVCC0.01F0tvO2VCC/3VCC/30vIvO2510.5.3用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器VCC0.01FvIVI1VI=VI2VOTD狀態(tài)>2VCC/3<VCC/3高截止<2VCC/3<2VCC/3>VCC/3不變不變>2VCC/3低導(dǎo)通VI1VI2VOTD狀態(tài)>2VCC/3>VCC/3低導(dǎo)通<2VCC/3>VCC/3不變不變<2VCC/3<VCC/3高截止>2VCC/3<VCC/3高截止VI2負脈沖觸發(fā)C26VI1VI=VI2VOTD狀態(tài)>2VCC/3<VCC/3高截止<2VCC/3<2VCC/3>VCC/3不變不變>2VCC/3低導(dǎo)通負脈沖觸發(fā)輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間。輸入負脈沖的寬度應(yīng)該小于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間。tWtWVCC0.01FvIC2710.5.4用555定時器接成多諧振蕩器vIVCC0.01FCR1R2充電：R1、R2、C放電：R2、C28VI(VC)VOTD狀態(tài)<VCC/3高截止VCC/3<VI<2VCC/3不變不變>2VCC/3低導(dǎo)通充電：R1、R2、C放電：R2、CVCC0.01FCR1R229參數(shù)計算（1）電容充電時間T1：（2）電容放電時間T2T=T1+T2=0.7(R