第六章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形

電子技術(shù)數(shù)字電路部分第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形1第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形§6.1概述

§6.3連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生§6.2單脈沖的產(chǎn)生§6.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器§6.5555定時(shí)器的原理和應(yīng)用2§6.1概述數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點(diǎn)之一是：它的工作信號(hào)是離散的脈沖信號(hào)。最常用的脈沖信號(hào)是方波(矩形波)。如何產(chǎn)生方波以及對(duì)不理想的方波如何整形，是本章討論的重點(diǎn)。3§6.2單脈沖的產(chǎn)生+VCCFS按鈕按放一次，便產(chǎn)生一個(gè)單脈沖。

但是，由于按鈕S機(jī)械動(dòng)作經(jīng)常伴有抖動(dòng)現(xiàn)象，使得輸出的方波很不理想，毛刺很大。這樣的方波用到數(shù)字系統(tǒng)中很容易引起誤動(dòng)作。因此，這個(gè)電路沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。4&&S＋5VQQ正常時(shí)，不按按鈕，Q＝0；按下按鈕時(shí)，鎖定器翻轉(zhuǎn)，Q＝1；開(kāi)按鈕后，回到Q＝0?？梢?jiàn)：按鈕動(dòng)作一次，Q端就輸出一個(gè)正脈沖。由于鎖定器的存在，即使按鈕抖動(dòng)，輸出端也不會(huì)產(chǎn)生毛刺。QQ削抖電路5§6.3連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生矩形波發(fā)生器又稱(chēng)多諧振蕩器。它可以由分立元件構(gòu)成，也可以由集成電路構(gòu)成，本節(jié)只討論后一種電路。6.3.1環(huán)形振蕩器利用邏輯門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與非門(mén)首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器:&&&uo3uo2uo16&&&321uo3uo2uo1設(shè)uo3

的初始狀態(tài)為0:010101用波形圖來(lái)表示,則為:0tuo3優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所用元件少。缺點(diǎn):頻率太高,并且不可調(diào)整。7123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1在原電路的基礎(chǔ)上添加RC延時(shí)電路,便可以克服上圖的不足:下面將結(jié)合它的工作波形說(shuō)明其工作原理:80tuo0tuo20tuo10tuAUT假設(shè)：開(kāi)始時(shí)uo=0電容上的電流，uA下降uA>UT時(shí)，uo不反轉(zhuǎn)。123RRS100CAuo1uouo201090tuo0tuo20tuo10tuAUT當(dāng)uA=UT時(shí)，uo反轉(zhuǎn)，uo1、uo2也一起反轉(zhuǎn)。123RRS100CAuo1uouo2100tuo0tuo20tuo10tuAUT由于電容電壓不能突變,當(dāng)uo1

發(fā)生下跳時(shí),uA有一突變。U123RRS100CAuo1uouo2110tuo0tuo20tuo10tuAUTUt1

后，uo2>uo1，電容反向充電,uA上升。只要uA<UT，uo就不反轉(zhuǎn)。t1123RRS100CAuo1uouo2120tuo0tuo20tuo10tuAUTU當(dāng)uA=UT時(shí)(t2)，uo、uo1、uo2再次反轉(zhuǎn)。t2123RRS100CAuo1uouo2130tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于uo1上跳，電容電壓不能突變，所以u(píng)A上跳，然后uA開(kāi)始下降

電流方向123RRS100CAuo1uouo214T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU輸出信號(hào)的周期近似為:T=2.2RC123RRS100CAuo1uouo2156.3.2RC耦合式振蕩器12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo10t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUT波形請(qǐng)自行分析16這個(gè)電路有兩個(gè)缺點(diǎn):一是不容易起振;二是電路振蕩頻率的穩(wěn)定性較差,容易受溫度、元件性能、電源波動(dòng)等因素的影響。(a)12R1R2C1C2uo2uo1(b)為便于起振,將兩個(gè)電阻改接成如圖(b)示,只要適當(dāng)選擇它們的大小,使兩個(gè)與非門(mén)的靜態(tài)工作點(diǎn)均處于放大區(qū),起振便比較容易.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo11712R1R2C1C2uo石英晶體(c)石英晶體振蕩器常用作數(shù)字系統(tǒng)的基準(zhǔn)信號(hào).為獲得穩(wěn)定的振蕩頻率,可在振蕩電路中串接石英晶體,組成石英晶體振蕩器,如圖(c)所示.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uo2uo1(a)(b)18§6.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡(jiǎn)稱(chēng)單穩(wěn)。它的突出特點(diǎn)是:輸出端只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),另一個(gè)狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài).加入觸發(fā)信號(hào)后,它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài),但是,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后,它又會(huì)自動(dòng)返回原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)自動(dòng)返回學(xué)習(xí)的重點(diǎn):為什么會(huì)自動(dòng)返回?需多少時(shí)間?196.4.1積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理uo1uo2RC12uiA0tuiuo1uAuo20t0t0tt1當(dāng)ui

發(fā)生正跳變后,uo1跟著負(fù)跳變;但uA不能突變，uo2立即下跳。在ui正脈沖到來(lái)以前，uo1是高電平，uo2是高電平。200tuiuo1uAuo20t0t0tt1uo1下跳后，C放電，uA下降。UTuA=UT時(shí)，uo2上跳。之后uA繼續(xù)下降。uo1uo2RC12uiAUi正脈沖過(guò)后，uo2隨后恢復(fù)高電平。210tuiuo1uAuo20t0t0tt1UTuo1uo2RC12uiAW在ui合理的配合下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖（uo2）的寬度W，取決于電容的放電速度。即R、C參數(shù)的大小。22uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t3

回答:有!…...討論:對(duì)

uA

的放電快慢有無(wú)約束?t2若的C放電速度太慢，在t1

~t3

期間,uA>UT

,則uo2

低電平寬度不再受RC的控制。必須改進(jìn)電路!0111uo1uo2RC12uiA23(a)uo1uo2RC12uiA&ui,34uo4(b)具體原理請(qǐng)參見(jiàn)有關(guān)教材。uo1uo2RC12uiA246.4.2集成單穩(wěn)組件介紹它的管腳圖和功能表見(jiàn)下頁(yè):集成化單穩(wěn)組件的類(lèi)型很多,以下以74LS123為例,作為介紹對(duì)象。74LS123包括兩個(gè)獨(dú)立的單穩(wěn),各管腳以字頭1、2相區(qū)別。單穩(wěn)輸出脈沖的寬度，主要由外接的定時(shí)電阻(RT

)和定時(shí)電容(CT

)決定。單穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻決定于A、B、CLR三個(gè)輸入相與的結(jié)果，具體參見(jiàn)它的功能表。2591615141312111024365781CLRCLRQQQQ2B2A1B1A2Q1Q1Q2Q1CLR2CLR1CT2CTVCCGND2RT/CT1RT/CT74LS123管腳圖26CLRABQQ說(shuō)明000000011111111穩(wěn)態(tài)觸發(fā)74LS123功能表2774LS123輸出脈沖的寬度有三種控制方法:1.基本脈沖寬度由外接電阻(RT

)、電容(CT

)決定，當(dāng)CT

>1000PF時(shí)，脈寬tW

應(yīng)為：tW

=0.45RT

CT

2.在清零端(CLR

)加清0負(fù)脈沖,可提前終止輸出脈沖,如下圖所示:tWCLRQ單位：RT:k、CT:Pf、tW:nS283.通過(guò)在A端或B端加再觸發(fā)脈沖,可使輸出脈沖的寬度加寬:tWtWBQ由于這種單穩(wěn)可以通過(guò)加再觸發(fā)脈沖增大輸出脈沖的寬度,所以,它被稱(chēng)為可再觸發(fā)式單穩(wěn)。296.4.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)的應(yīng)用多種多樣,如:整形、延時(shí)控制、定時(shí)順序控制等等。例如“延時(shí)控制”利用單穩(wěn)可以取得延時(shí)作用,延長(zhǎng)的時(shí)間可以通過(guò)R、C調(diào)節(jié)。請(qǐng)看下例:30QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRABCDEFGH74LS194(1)74LS194(2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位輸入DW1DW2時(shí)鐘S1S031CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形圖表示如下:32CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形圖表示如下:移位寄存器清零H燈上升沿觸發(fā)Q1Q1的下降沿觸發(fā)Q2移位寄存器串行輸入為1循環(huán)重新開(kāi)始33§6.5555定時(shí)器的原理和應(yīng)用

555定時(shí)器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一