数电脉冲波形的变换与产生资料.pptx
《数电脉冲波形的变换与产生资料.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数电脉冲波形的变换与产生资料.pptx(92页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1概 述1、单元电路类型:(1)单稳态触发器定时、延时,消除噪声 (2)施密特触发器滤波整形,波形变换 (3)多谐振荡器产生矩形波,时钟脉冲波 (4)555定时器多用途器件2、电路结构特点:(1)含有开关元件各种门电路产生高低电平 (2)含有储能元件阻容延时元件等3、电路工作特点:开关元件的状态转换导致电路的过渡过程4、分析方法:波形图分析法第1页/共92页21、门坎电平(阈值电压):VTHTTL与非门 一般而言,开门电平(VON)和关门电平(VOFF)不相等。为分析方便,将其理想化处理,引入门坎电平(或阈值电平)的概念,记为VTH。TTL与非门或反相器的电压传输特性为:TTL与非门的VTH=
2、1.4V;预备知识:开门电平开门电平VON:使使与非门开通与非门开通的的输入输入高电平的最小值高电平的最小值。关门电平关门电平VOFF:使使与非门关闭与非门关闭的的输入输入低电平的最大值低电平的最大值。输出高电平(逻辑输出高电平(逻辑1)与非门关闭与非门关闭输出低电平(逻辑输出低电平(逻辑0)与非门开通与非门开通第2页/共92页3VDDCDAB1/2VDD1/2VDDVDDOv vO Ov vI IVGS(th)PVGS(th)PCMOS反相器CMOS反相器的VTH=VDD/2。同样,同样,CMOS反相器也有反相器也有门坎电平或(阈值电压):VTH第3页/共92页42、TTL与非门的输出等效电
3、路:&输出为高电平(与非门关闭)时:3.6VRo100 v vOH输出为低电平(与非门开通)时:0.3Vv vOL输出电阻第4页/共92页53、TTL与非门的关门电阻和开门电阻:&Rv vIv vO 输入端悬空,相当于接逻辑高电平;输入端经电阻接电源电压,相当于接逻辑高电平;输入端经电阻接地,输入端的电平与电阻阻值大小有关。Rv vI1.0VROFF1.4VRON输出高电平输出高电平 与非门关闭与非门关闭输出低电平输出低电平 与非门开通与非门开通第5页/共92页6ROFF=0.85k RON=2.5k RRON与非门开通,输出低电平。关门电阻开门电阻 而对于CMOS门电路而言:(1)输入端不许
4、悬空;(2)输入端经电阻接电源时,与接逻辑高电平等效;(3)输入端经电阻接地时,与接逻辑低电平等效。74LS系列:RON=9k第6页/共92页74、电容的储能作用:(1)电容具有储能作用,当两端电压增大时,储存电场能;当两端电压减小时,释放电场能。(2)微分电路:(3)积分电路:CRv vIv vdv vc+电容上的电压不能突变。换路定律:v vC(0+)=v vC(0-)CRv vIv vc+稳态时,电容相当于开路。第7页/共92页88.1 单稳态触发器单稳态触发器 1)电路有一个稳态、一个暂稳态;2)在外加触发信号的作用下,电路由稳态翻转到暂稳态;3)经过一段时间,电路将自动由暂稳态返回到
5、稳态;4)暂态的持续时间只取决于电路参数,而与所加触发信号的宽度无关。与基本SR触发器区别!单稳态触发器的特点:注意:后者为双稳态电路第8页/共92页98.1.1 用用CMOS门电路组成的门电路组成的微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器两个与非门(或非门)+RC微分电路构成1、电路组成:注意与P389 图8.1.1的不同:输入端未加微分电路11v vO1v vOG2G1v vIVDDRCv vI2v vI2与作业8.1.1类似&v vO1v vOG2G1v vIRC与基本SR锁存器有何不同?输入为窄脉冲,输出为宽脉冲第9页/共92页10v vIv vO1v vI2v vO(1)v vI未加单正
6、脉冲 v vI=0稳态时C开路v vI2=1 v vO=00V01012、或非门组成的微分型单稳态触发器的工作原理电容两端电压相等,v vC=0V电路处于稳态11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2RC+v vO1=VDD第10页/共92页11v vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2(2)v vI加触发单正脉冲,电路进入暂稳态;v vO1=0,电容电压不能突变v vI2下跳变 v vO=1v vCv vO=1 v vO1=0v vO=1形成正反馈,即使v vI正脉冲消失,输出仍能维持自锁。010此状态能否一直保持下去?+第11页/
7、共92页12v vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2(3)VDD经R向电容C充电,v vI2逐渐升高;0VTH(4)当v vI2阈值电压Vth时,电路状态将发生突变:+第12页/共92页13v vIv vO1v vI2v vO11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2VDD+VTHVDD+v vO由1变0v vO1=1(注意:此时v vI的正脉冲已撤消)电容电压不能突变v vC=Vth v vI2上升到VDD+Vthv如果G2是CMOS门,由于保护二极管的钳位作用 v vI2只能上升到VDD+VTHVth0001暂态过程结束+第13
8、页/共92页1411v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2VTH+VDD+VDD+VTHv vIv vO1v vI2v vO(5)恢复过程:电路返回稳态:v vI=0 v vI2=VDD v vO=0 v vO1=1电容放电,v vC恢复到稳态值;等待下一次触发特点:输入窄脉冲,输出宽脉冲。第14页/共92页15(1)输出脉冲宽度tWVDD+VTHv vI2v vOVTHVDD+11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI20tWtW=0.7RC 只取决于电路参数,与输入脉冲宽度无关。调节R或C,可改变tW宽度。tW+3、主要参数计算:根据RC电路瞬态分析的三要素法:RVT
9、H=VDD/2第15页/共92页16(2)恢复时间tre0tre 一般认为经过(35)RC时间,电容已经放电完毕,即:(3)最大工作频率:则,触发脉冲的间隔(周期)最小不能小于tw+tre,即:Tmintw+treVDD+VTHv vRv vOVTHVDD+tWtre=(35)RC第16页/共92页174 4、讨论:11v vO1v vOG2G1v vIVDDv vI2RC (1)为保证触发脉冲为窄脉冲,输入端加RC微分电路Cdv vIv vdRd (2)为避免在瞬态结束瞬间v vI2上跳变时损坏CMOS门,在器件内部有二极管保护电路。(3)与非门组成的微分型单稳态触发器是负窄脉冲触发,输出负
10、宽脉冲!(4)用TTL与非门组成微分型单稳态触发器(图8.1.1a),考虑到输入电流,则应R Roff,而Rd Ron。CMOS门组成的单稳态触发器中R、Rd 不受此限制。第17页/共92页18补充:积分型单稳态触发器工作原理:工作原理:1)稳态:稳态:v vI=0,未加触发正脉冲,未加触发正脉冲G1、G2封锁封锁,v vO1=v vO=1;2)v vI加触发正脉冲加触发正脉冲,电路由电路由稳态变为暂态:稳态变为暂态:v vI G1开启开启,v vO1由由1 0v vc=1不能突变,不能突变,G2全全1出出0,v vO由由1 0两个与非门+RC积分电路011100v vIv vOG1G2v v
11、cv vO11&RvO1经R向C充电至vc=vO1=1第18页/共92页19v vIv vOG1G2v vcv vO11&R1003)v vc经经R和导通和导通G1放电,电放电,电路自动返回稳态。路自动返回稳态。v vc c v vthth时时G2封锁封锁v vO由由0 1即使 v vI正脉冲仍存在4)恢复过程恢复过程v vI下跳变下跳变 G1封锁封锁,v vO1由由0 1,v vO1又经又经R向向C充电,经充电,经3RC后,后,v vc=1 稳态稳态vth11第19页/共92页20v vIv vO1v vcv vO(1)稳态稳态(2)触发触发(3)电容放电电容放电(4)输出翻转输出翻转(5)
12、输入消失输入消失(6)电容充电电容充电(7)恢复稳态恢复稳态tI波形图tWv vIv vOG1G2v vcv vO1&1特点:输入宽脉冲,输出窄脉冲。1 23 4 5 6 7 第20页/共92页21输出脉冲宽度输出脉冲宽度tW取决于取决于电容从电容从v vOH=3.6v放电至放电至阈值电平阈值电平1.4V的过渡时的过渡时间。间。v vO1v vcv vO2123 4 5 6 7 tWtpitWRO=100 TTL与非门的输出电阻v vIv vOG1G2v vcv vO11&RC第21页/共92页22(1)电路中无反馈电路中无反馈电路状态电路状态转换过程较慢转换过程较慢输出波形输出波形上升沿较差
13、,上升沿较差,(2)电路要正常工作必须电路要正常工作必须tpi tW 适用于宽脉冲触发的电路。适用于宽脉冲触发的电路。v vIv vOG1G2v vcv vO11&RC两点说明:为此,后面再加一级整形电路。触发脉冲最小周期 Tmin5RC v vO1v vcv vO123 4 5 6 7 tWtpitW第22页/共92页23积分型单稳态触发器:宽脉冲触发,触发脉冲宽度要求tpitW,尖峰脉冲干扰不会引起误动作抗干扰能力较强。但是由于没有正反馈,输出波形的边沿不理想。微分型单稳态触发器:窄脉冲触发,容易引起误动作;电路中有正反馈,所以输出的边沿比较好。两种单稳态触发器比较:第23页/共92页24
14、分为可重复触发和不可重复触发两类。不可重复触发型电路进入暂稳态(被触发状态)时,不受触发输入影响,只有返回稳态后才可以被再次触发。可重复触发型电路在暂稳态中仍然可以接受输入,可以被重复触发,每触发一次,电路暂稳态会继续保持tW。不可重复触发tWtWtWtW可重复触发t(74121、74221、74LS221)(74122、74123、74LS122)8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器第24页/共92页25 1、不可重复触发的集成单稳态触发器 74121触发信号控制电路触发信号控制电路微分型单稳触发器微分型单稳触发器定时元件的连接:定时元件的连接:R:外接电阻或采用内部电阻:外接电阻或
15、采用内部电阻C:外接电容:外接电容输出缓冲电路输出缓冲电路(1)电路结构:第25页/共92页26Rext/Cext,Cext,Rint外接电阻/电容/内接电阻引脚QNCA1A2BQGNDVCCNCNCNCRext/CextCextRint74121741211234567141312111098A1、A2、B触发输入Q、Q 输出74121功能表功能表 HHA1A2BQL HL LHL LLHHH LHHHHHHL L不可触发下降沿触发上升沿触发(2)引脚图和功能表第26页/共92页27(3)工作波形:A1A2=0B有上升沿B=1,A1A2=1并A2有下降沿B=1,A1A2=1并A1有下降沿第2
16、7页/共92页28外接电容接在10,11引脚(Cext,Rext/Cext)之间,如果C有极性,正极接10脚(Cext)若使用内部电阻(2k),把9引脚(Rint)接VCC若使用外部电阻(1.440k),电阻两端分别接11,14脚(Rext,VCC)输出脉冲宽度tw=0.7RC(4)定时方式:外接电阻内部电阻+第28页/共92页298.1.3 单稳态触发器的应用1、定时、定时利用单稳态触发器输出一定宽度的脉冲,控制其利用单稳态触发器输出一定宽度的脉冲,控制其它电路,使之在它电路,使之在tW时间内动作或不动作。时间内动作或不动作。用单稳态触发器控制脉冲的定时通过&单稳态触发器v vIv vAv
17、vBv vOv vAv vIv vBv vOtW第29页/共92页30 v vO的上升沿相对于v vI的上升沿延迟了tW1的时间,其宽度由R1、C1决定!2、延时将输入信号延迟一定时间之后输出。第30页/共92页313、消除噪声电路(脉宽鉴别电路)只要设置tW,使之小于有用信号宽度,而大于噪声宽度。对有用信号,在输入仍保持阶段,CP有上升沿,可以输出信号;对干扰,在CP上升沿到来时,已经消失,所以被消掉。VCCA1A2BCext Rext/CextQ1DRC1v vIv vO7412174121(1)v vI=0D=0,R=0,触发器清零触发器清零;(2)v vI=1 D=1,R=1,CP无上
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电脉冲 波形 变换 产生 资料
限制150内