10脈沖波形的產生和整形-1.ppt

1、第十章 脈沖波形的產生和整形,10.1 概述,一、獲取矩形脈沖的方法 1. 脈沖波形發(fā)生電路:利用多諧振蕩器直接產生； 2. 脈沖波形整形電路：將其它周期性波形通過整形變?yōu)榫匦蚊}沖。 如：正弦波、三角波等。,整形,電路,矩形脈沖波形的整形電路： 施密特觸發(fā)器 、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 。,如何獲得施密特觸發(fā)器 、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器？ 1.用門電路可以構成：,2.用555定時器可以構成,二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù),脈沖周期T：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：從脈沖前沿的0.5Vm起到脈沖后沿的0.5Vm止的時間。,二、描述矩形脈沖特

2、性的主要參數(shù),上升時間tr：脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需的時間。,下降時間tf：脈沖下降沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需的時間。,占空比q：脈沖寬度與脈沖周期的比值，即q=tw/T。,10.5 555定時器及其應用,555定時器是單片集成電路，用途廣，可構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等。,雙極型產品型號的后三位數(shù)碼為555。,單極型產品型號的后四位數(shù)碼為7555。,其功能和外部引腳的排列完全相同。,10.5.1 555定時器 （數(shù)/?；旌螴C）,電壓比較器（C1,C2） 觸發(fā)器 輸出緩沖器（G3,G4） OC輸出的三極管（TD） 組成,它由 三個5K電阻、,10.5

3、 555定時器及其應用,一、電路結構,當VCO端不接控制電壓時：,C1出1；,C1出0。,C2出0；,C2出1。,二、工作原理,輸 入,過 渡,輸 出,Q,TD狀態(tài),0,X,X,X X,導通,1,導通,1,截止,1,保 持,表 1 CB555功能表（CO端懸空時）,工作原理見表1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,截止,1,0,由表2可得如下口訣：,大于、大于、出0；,小于、小于、出1；,小于、大于、保持,當CO端接有UCO 時：,VR2 =,三、說明,VR1 =,UCO 、,所有結論仍成立。,UCO ，,四、電路符號,555 定時器的電源電壓范圍較寬，,CMOS類：

4、VDD為318伏，（UOHVDD95% ，IOm4mA）,TTL類： VCC為516伏，（UOHVCC90%）， IOm200mA）,UO,TH,TD,CO,VCC,GND,10.5.2 用555定時器接成施密特觸發(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。,一、特點,1、電平觸發(fā)：觸發(fā)信號UI可以是變化緩慢的模擬信號， UI達某一電平值時，輸出電壓U0突變。 U0為脈沖信號。,2、電壓滯回傳輸：輸入信號在上升和下降過程中，電路狀態(tài)轉換的輸入電平不同。,利用上述特點，施密特觸發(fā)器不僅能將邊沿緩慢變化的信號波形整形為邊沿陡峭的矩形波，還可以將疊加在矩形脈沖高、低電平上的噪聲有效地清除。

5、,3.電路狀態(tài)轉換時有正反饋過程，使輸出波形邊沿變陡。,同向特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,二、 電壓傳輸特性特性,反向特性：,VT+,Uo,UI,UoL,UoH,0,0,當UI = 0時，Uo= UoL,當UI = 0時， Uo= UoH,正向閾值電平VT+：,UI 上升時，引起Uo 突變時對應的UI 值。,負向閾值電平VT- ：,UI 下降時，引起Uo 突變時對應的UI值。,工作原理,UI,UO,+VCC,0.01uF,二、工作原理,（設：UI為模擬三角波）,UI,U6 U2,UO,0,1,0,1,三、電壓波形,UI,UO,+VCC,0.01uF,從電壓波形知：,此為施密特反相

6、器。,10.2.3 施密特觸發(fā)器的應用 一、用于波形變換,二、用于鑒幅,整形，構成多諧振蕩器。,10.2.3 施密特觸發(fā)器的應用 三、用于脈沖整形,10.5.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,10.5.3.1 特點和用途,一、特點,1、開機（接通電源），電路出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。,2、外加觸發(fā)信號，電路翻轉為暫態(tài)。,暫態(tài)維持一段時間，自動返回穩(wěn)態(tài),3、暫態(tài)維持時間的長短，只和電路參數(shù)有關，與觸發(fā)信號的幅度、電源電壓的高低無關。,二、用途,1、整形輸出矩形波。,2、定時輸出一定寬度的矩形波。,3、延時將輸入信號延長一定時間后輸出。,有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài),用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,無論觸發(fā)器的初態(tài)是0還是1，在無觸發(fā)

7、輸入的情況下，電路都將穩(wěn)定在0狀態(tài)，此狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)。,性能參數(shù)： 暫穩(wěn)態(tài)輸出的寬度,這種電路產生的脈寬可從幾個微秒到數(shù)分鐘，精度較高,集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,1、不可重復觸發(fā),觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)時，再加觸發(fā)脈沖無效,TW,2、可重復觸發(fā),觸發(fā)進入暫穩(wěn)態(tài)時，再次觸發(fā)有效，輸出脈沖可再維持一個脈寬。,TW,常用74121，74221，74LS221等都是不可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。,其中，74121的電路符號如圖：,一、分類,二、常用產品舉例,集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路結構與工作原理 (74 121),下降沿觸發(fā)時的接法,1,UI,使用外接電阻R,+VCC,上升沿觸發(fā)時的接法,UI,利用內部電阻Rint,C,R,

8、C,三、應用舉例,1、脈沖整形,TW = 0.69 RC,2、輸出脈沖延時,UI,+VCC,UO2,TW2,觸發(fā)后，電路延時TW1 時間再輸出。,TW1 = 0.69 R1C1,TW2 = 0.69 R2C2,3、定時輸出,UI,UO2,74121,74121,UA,TW,只在觸發(fā)之后的TW 時間內有UA 輸出。,特點：不需要外加觸發(fā)信號，電路自激振蕩，沒有穩(wěn)態(tài)。,用途：產生脈沖方波。,10.5.4 多諧振蕩器,又稱為無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)。是一種自激振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號，通過電容的充電和放電，使兩個暫穩(wěn)態(tài)相互交替，輸出矩形脈沖。由于矩形脈沖波含有多種諧波，因

9、此稱多諧振蕩器，常用作時鐘脈沖發(fā)生器。,一 用施密特觸發(fā)器構成多諧振蕩器,1、組成,UI,UO,2、工作原理,接通VCC瞬間，C中無電荷，所以：,1）UC=0 ,3、電壓波形,0,0,VT+,VT-,T1,T2,T,UI =0 ,UO=1,4、電路改進,占空比可調電路如圖：,充電經(jīng)過R2 ，放電經(jīng)過R1 ，,q =T1/T,T=T1+T2,調節(jié)R1 或 R2 ，即可調節(jié)q,10.5.4 用555接成多諧振蕩器,如希望q50%?,如希望q可調？,vo,555定時器應用舉例：,例1.下圖是用555定時器接成的延時報警器。當開關S斷開后，經(jīng)過一定的延遲時間后揚聲器開始發(fā)出聲音。試求延遲的時間TD和揚

10、聲器發(fā)出聲音的頻率f。,UO1,UO2,解：,（1）,（2）,（1）片接成施密特觸發(fā)器，,U6=U2= UC1 的電壓波形通過操縱開關S獲得。,（2）片不工作。,（2）片接成多諧振蕩器。,當UO1=1時；,當UO1=0時；,（2）片自激振蕩，,喇叭出聲。,工作波形：,S閉合,S斷開,S閉合,VCC,喇叭響,TD,TO2=0.69 (R1+2R2 ) C= 0.69 (5 +25 ) 103 0.0110-6103.5S,fO2 9.66KHZ,U6、U2,TO2,例2：如圖6-46所示為洗相曝光定時器電路，分析電路工作原理，并求出曝光時間。,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，延遲時間即為C的充電時間。,當接通電源，且開關斷開時，,端為高電平，即,，此時輸出,使得繼電器線圈不通電，此時其觸點不動作，因此紅燈亮，白燈滅。,端變?yōu)榈碗娖?，?此時輸出,使得繼電器線圈通電，此時其觸點動作，因此紅燈滅，白燈亮。白燈亮的時間即為曝光時間：,此時即使松開開關，,端變?yōu)楦唠娖?，不影響輸出輸出狀態(tài)，要求,端低電平時間要小于,按壓開關后松開，,例3：如圖6-47所示為簡易的電子琴電路，為不同的琴鍵，當按下不同的