第十章脉冲波形的产生和整形.ppt

10.1 概述1、矩形脉冲的获得（1）利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生（2）通过整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。2、矩形脉冲的主要参数脉冲周期T相邻脉冲之间的时间间隔脉冲幅度Vm电压的最大变化幅度脉冲宽度tw前沿到达0.5Vm起到后沿到达0.5Vm止的时间脉冲宽度tr脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需的时间脉冲宽度tf脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需的时间占空比q脉冲宽度与脉冲周期的比值。施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。10.2 施密特触发器10.2.1 用门电路组成的施密特触发器正向阈值电压负向阈值电压回差电压下限阈值电压上限阈值电压施密特触发器的主要特点：1、输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同2、电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡集集集集成成成成施施施施密密密密特特特特触触触触发发发发器器器器一、用于波形变换10.2.3 施密特触发器的应用二、用于鉴幅三、用于脉冲整形本节小结：施施密密特特触触发发器器是是一一种种能能够够把把输输入入波波形形整整形形成成为为适适合合于于数数字字电电路路需需要要的的矩矩形形脉脉冲冲的的电电路路。而而且且由由于于具具有有滞滞回回特特性性，所以抗干扰能力也很强。所以抗干扰能力也很强。施施密密特特触触发发器器可可以以由由分分立立元元件件构构成成，也可以由门电路及也可以由门电路及555定时器构成。定时器构成。施施密密特特触触发发器器在在脉脉冲冲的的产产生生和和整整形形电路中应用很广。电路中应用很广。特点：有一个稳态和一个暂稳态。在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。10.3 单稳态触发器作用：定时定时定时定时 产生一定宽度的矩形波整形整形整形整形 把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形延时延时延时延时 把输入信号延迟一定时间后输出10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器一、微分型G1和G2为CMOS门1、原理分析G1和G2为CMOS门2、性能参数计算输出脉宽：二、积分型 1、原理分析G1和G2为TTL门2.性能参数计算输出脉宽：10.3.2 集成单稳态触发器微分型单稳控制附加电路电路结构与工作原理 (74 121)非可重复触发：可重复触发：在暂稳态时间内，若有新的触发脉冲输入，电路不会产生任何响应在暂稳态时间内，可被新的输入脉冲重新触发可产生持续时间很长的输出脉冲110.3.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用延迟与定时延迟与定时延迟与定时延迟与定时整整整整形形形形本节小结：单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本的单稳态触发器和基本RS触发器在结构上也极为触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。相似，只有用于反馈的耦合网络不同。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其态过渡到稳态，其“触发触发”信号也是由电路内部信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。冲宽度也由电路的阻容元件决定。单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。很广。10.4.1 对称式多谐振荡器一、工作原理（TTL）(1)静态（未振荡）时应是不稳定的10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）二、电压波形三、振荡频率计算 10.4.2 非对称式多谐振荡器一、工作原理（CMOS）二、电压波形二、电压波形 10.4.3 环形振荡器环形振荡器一、最简单的环形振荡器二、实用的环形振荡器（TTLTTL）10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器10.4.5 石英晶体多谐振荡器年美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。10.4.6 多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用秒秒秒秒信信信信号号号号发发发发生生生生器器器器多谐振荡器分频电路本节小结：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其暂稳态，其“触发触发”信号是由电路内部电容充（放）信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。振荡周期与电路的阻容元件有关。输出缓冲输出缓冲比较器锁存器放电三极管分压器10.5 555定时器低低低低电平触发端高高高高电平触发端电压控制端复位端低低低低电平有效放电端电源电压10.5 555定时器 1.分压器分压器 分压器由3个5k电阻R组成，它为两个电压比较器提供基准电平。当5脚悬空时，电压比较器A的基准电平为 ，比较器B的基准电平为 。改变5脚的接法可改变比较器A、B的基准电平，如5脚通过电阻10k接地，则基准电平分别为 和 。5脚也可另接小于等于UDD的电源，如采用 和 ，则5脚通过一个电容0.010.1F电容接地，以防干扰信号影响5脚电压值。2.比较器比较器 比较器A、B是两个结构完全相同的高精度电压比较器。A的输入端为引脚6高触发端，当 时，A端输出为高电平，即逻辑“1”；当 时，A输出为低电平，即逻辑“0”。B的输入端为引脚2低触发端，当 时，B输出为低电平，即逻辑“0”；当 时，B输出为高电平，即逻辑“1”。A、B的输出直接控制基本RS触发器的动作。RS触发器由两个或非门组成，它的状态由两个比较器输出控制，根据基本RS触发器的工作原理，就可以决定触发器输出端的状态。3.基本基本RS触发器触发器4.开关放电管和输出缓冲级开关放电管和输出缓冲级 放电管V是N沟道增强型的MOS管，其控制栅为0电平时截止，为1电平时导通。反相器构成输出缓冲级，反相器的设计考虑了有较大的电流驱动能力，一般可驱动两个TTL门电路。同时，输出级还起隔离负载对定时器影响的作用。001R=0时，Q=1，uo=0，T导通。R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/3000112VCC/3VCC/310011R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。1102VCC/3VCC/311100R=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。555定时器功能表定时器功能表 10.5.2 用555定时器接成的施密特触发器10.5.3 由555定时器构成的单稳态触发器接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，uo0。这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。ui到来时，因为uiVCC/3，使C20，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时Q=0，放电管T截止，VCC经R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失，比较器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，电路输出uo0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态。接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。10.5.4 由由555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器