第六章_脉冲波形的产生和整形优秀PPT.ppt
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1、第六章_脉冲波形的产生和整形第一页,本课件共有57页6.1 概述概述一、矩形脉冲一、矩形脉冲脉冲信号:一种持续时间极短的电压或电流信号脉冲信号:一种持续时间极短的电压或电流信号(即突变信号即突变信号)。获得矩形脉冲的方法:获得矩形脉冲的方法:(1)自激振荡电路直接产生矩形脉冲。自激振荡电路直接产生矩形脉冲。由由多谐振荡器多谐振荡器来实现来实现(2)将已有周期性变化波形将已有周期性变化波形(正弦波、锯齿波正弦波、锯齿波等等)整形为矩形脉冲。整形为矩形脉冲。由由施密特触发器施密特触发器和和单稳态触发器单稳态触发器来实现来实现矩形波矩形波方波方波尖顶波尖顶波第二页,本课件共有57页二、矩形脉冲的特性
2、参数二、矩形脉冲的特性参数TT-脉冲周期:两个相邻脉冲之间的时间间隔。脉冲周期:两个相邻脉冲之间的时间间隔。VmVm-脉冲幅度:脉冲电压的最大变化幅度。脉冲幅度:脉冲电压的最大变化幅度。0.5VmtWtW-脉冲宽度:脉冲上升到脉冲宽度:脉冲上升到0.5Vm处至下降到处至下降到0.5Vm处的时间间隔。处的时间间隔。0.1Vm0.9Vmtrtr-上升时间:上升时间:脉冲上升沿从脉冲上升沿从0.1Vm上升到上升到0.9Vm所需所需时间。时间。tftf-下降时间:下降时间:脉冲下降沿从脉冲下降沿从0.9Vm下降到下降到0.1Vm所需所需时间。时间。q-占空比占空比 q=tW/Tf=1/T第三页,本课件
3、共有57页6.2 施密特触发器施密特触发器6.2.1用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器一、一、CMOS电路构成电路构成G1、G2为为CMOS反相器反相器阈值电压:阈值电压:VTH=1/2VDDR1RONvI2 VTH第十六页,本课件共有57页同时,电容同时,电容C迅速放电。迅速放电。放电时间极短放电时间极短 tre(3 5)RONC电路回复到稳定状态电路回复到稳定状态工作波形工作波形第十七页,本课件共有57页3.计算计算一阶线性电路暂态分析的三要素公式:一阶线性电路暂态分析的三要素公式:第十八页,本课件共有57页只与只与RC有关有关输出脉冲幅度:输出脉冲幅度:Vm=VOH-V
4、OL VDD分辨时间:分辨时间:td=tw+tre第十九页,本课件共有57页二、积分型单稳态触发器二、积分型单稳态触发器1.电路电路R不能取值太大不能取值太大(必须保证必须保证vO1为低电平时为低电平时vAVTH,vO=VOL=0 vO=VOH(电容电容C继续继续放电放电)vAVTH 当当vI返回低电平后,返回低电平后,vO1=VOH,电容电容C充充电电,经一段时间,经一段时间后后vI恢复为高电平,电路达到恢复为高电平,电路达到稳态稳态。第二十一页,本课件共有57页工作波形工作波形计算计算vACROR输出脉冲幅度:输出脉冲幅度:Vm=VOH-VOL分辨时间:分辨时间:td=TTR+tre优点:
5、积分型比微分型单稳态触发器抗干扰能力强。优点:积分型比微分型单稳态触发器抗干扰能力强。缺点:积分型单稳态触发器输出波形边沿较差。缺点:积分型单稳态触发器输出波形边沿较差。放电回路放电回路第二十二页,本课件共有57页6.3.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器一、不可重复触发型一、不可重复触发型(74121 74221 74LS221)二、可重复触发型二、可重复触发型(74122 71123 74LS122 74LS123)-只能在稳态接受输入信号。只能在稳态接受输入信号。-在暂稳态期间,能够接受新的触发信号。在暂稳态期间,能够接受新的触发信号。vI vO twtwvI vO twtwvO tw
6、tw触发脉冲为负脉冲触发脉冲为负脉冲暂稳态为高电平暂稳态为高电平第二十三页,本课件共有57页单稳态触发器应用单稳态触发器应用3.定时定时-产生固定时间宽度的脉冲信号。产生固定时间宽度的脉冲信号。1.整形整形-把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。vIvO2.延时延时-产生滞后于触发脉冲的输出脉冲。产生滞后于触发脉冲的输出脉冲。vIvO第二十四页,本课件共有57页6.4 多谐振荡器多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器。多谐振荡器是一种自激振荡器。在接通电源以后不需要外加触发信号,便能自动地产生在接通电源以后不需要外加触发信号,便能自动地产生矩形脉冲。矩形
7、脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量,所以又把矩形波振荡由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量,所以又把矩形波振荡器称为多谐振荡器。器称为多谐振荡器。类型:类型:对称式多谐振荡器对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器环形振荡器环形振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器用施密特触发器构成的多谐振荡器石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器-无稳态电路无稳态电路第二十五页,本课件共有57页6.4.2 非对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器一、组成一、组成G1、G2工作在电压传输特性的转折区工作在电压传输特性的转折区目的:目的:获得较大的电压放大倍数获得较大的电压放大倍数第二十六页,本课件共有
8、57页二、工作原理二、工作原理假设假设vI1有极小的正跳变有极小的正跳变正反馈正反馈vI1 vI2 vO2 vI1=VTHvO1=VOL vO2=VOH (迅速跳变迅速跳变)第一个暂稳态第一个暂稳态 同时电容同时电容C开始放电开始放电第二十七页,本课件共有57页vI1 vI2 vO2 vI1=VTHvO1=VOH vO2=VOL (迅速跳变迅速跳变)第二个暂稳态第二个暂稳态 同时电容同时电容C开始充电开始充电正反馈正反馈vI1 vI1 当当vI1 至至VTH时又重新回到第一个暂稳态时又重新回到第一个暂稳态第二十八页,本课件共有57页工作波形图工作波形图计算计算充电时间充电时间T1放电时间放电时
9、间T2RFRON(N)RFRON(P)振荡周期振荡周期 T=T1+T22RFCln3=2.2RFC第二十九页,本课件共有57页6.4.4 用施密特触发器构成多谐振荡器用施密特触发器构成多谐振荡器一、组成一、组成二、工作原理二、工作原理接通电源瞬间,接通电源瞬间,C中无电荷,所以:中无电荷,所以:1.vC=0 2.vO=1 C充电充电 vI 3.vO=0 C放电放电vI vI=VT+vO=0vI=VT-vO=1vI=0 vO=1CvOR1vI第三十页,本课件共有57页波形图波形图 三、电路改进三、电路改进 vIt vOt0T2T10VT+VT-&CvIvOR2R11CvIvOR2R1第三十一页,
10、本课件共有57页6.4.5 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器一、石英晶体一、石英晶体符号符号fXf0电电感感性性电电容容性性选频特性选频特性 当当 f =f0 时,电抗时,电抗 X=0。石英晶体的固有振荡频率石英晶体的固有振荡频率 f0由结晶方向、外形尺寸决由结晶方向、外形尺寸决定;频率稳定度定;频率稳定度(f0/f0)可达可达10-1010-11。第三十二页,本课件共有57页二、石英晶体振荡器二、石英晶体振荡器1.组成组成2.工作原理工作原理 当当vo的频率的频率f=f 0时时,反馈最强,反馈最强,信号最容易通过,而信号最容易通过,而其他频率的信号经过石英晶体时被衰减其他频率的信号经过石
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