第6章 脉冲波形的产生和整形

1、知识目标知识目标o掌握施密特触发器的工作原理、工作波形以及参数计算。o掌握单稳态触发器的工作原理、工作波形以及参数计算。o掌握多谐振荡器的工作原理、工作波形以及参数计算。o了解555定时器电路结构。o掌握555定时器的其应用方法。能力目标能力目标o掌握基本脉冲电路的设计方法。o掌握应用Multisim 12分析脉冲电路的方法。学习目标学习目标6.1 概述概述1、常见的脉冲信号、常见的脉冲信号 （a）对称方波）对称方波 （b）非对称方波）非对称方波 三角波波形三角波波形 矩齿波矩齿波 2、方波信号的主要参数、方波信号的主要参数 （1）脉冲周期）脉冲周期T：两个相邻脉冲之间的时间间隔。：两个相邻脉

2、冲之间的时间间隔。（2）脉冲幅值）脉冲幅值 ：脉冲电压变化的最大幅度；：脉冲电压变化的最大幅度； mVWt（3）脉冲宽度）脉冲宽度 ：从脉冲前沿到达：从脉冲前沿到达0.5 起到脉冲后沿起到脉冲后沿到达到达0.5 为止的一段时间；为止的一段时间； mVmV（4）上升时间）上升时间 ： 脉冲上升沿从脉冲上升沿从0.1 上升到上升到0.9 所需要时间；所需要时间；（5）下降时间）下降时间 ： 脉冲下降沿从脉冲下降沿从0.9 下降到下降到0.1 所需要时间；所需要时间；（6）占空比）占空比 q ： 脉冲宽度与脉冲周期的比值，即脉冲宽度与脉冲周期的比值，即 。 rtmVmVmVmVrtftTTqW 施密

3、特触发器施密特触发器特点：特点：（1）输出有两种状态（输出为数字信号）；）输出有两种状态（输出为数字信号）； （2）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；）输入采用电平触发（输入为模拟信号）；（3）电路具有回差特性：对于正向增加和负向减小）电路具有回差特性：对于正向增加和负向减小的输入信号，电路有不同的阈值电平（的输入信号，电路有不同的阈值电平（VT+和和VT-）。）。 什么是什么是施密特触发器施密特触发器？ 施密特触发器施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。是具有滞后特性的数字传输门。 6.2.1 特点与电压传输特性特点与电压传输特性 逻辑符号逻辑符号同相传输同相传输反相传输反相传输 施密特

4、触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性6.2.2 由门电路构成的施密特触发器由门电路构成的施密特触发器 6.2.3 集成施密特触发器集成施密特触发器 1、用于波形变换、用于波形变换vot06.2.4 施密特触发器的应用施密特触发器的应用 2. 脉冲整形脉冲整形3. 脉冲鉴幅脉冲鉴幅4. 应用实例（冰箱温度控制系统）应用实例（冰箱温度控制系统） 采用电压比较器的温度控制系统采用电压比较器的温度控制系统 采用施密特触发器的温度控制系统采用施密特触发器的温度控制系统 6.3 单稳态触发器单稳态触发器 单稳态触发器的特点：（1）它有稳态和暂稳态两种状态；（2）平时处于稳态，在外部触发脉冲作用下

5、，由稳态进入暂稳态；（3）暂稳态维持一定时间后自动回到稳态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲以及电源电压无关，仅决定于电路本身的参数。 单稳态触发器在实际生活中也有应用的例子。如楼道灯控制系统，平时楼道灯不亮，当按了按钮（相当于外部加了一个触发信号）时，楼道灯点亮，过了一定时间后自动熄灭。显然，楼道灯有两种状态，暗的状态为稳态，亮的状态为暂稳态。 1、由、由CMOS 门构成的微分型单稳态触发器门构成的微分型单稳态触发器 2、集成单稳态触发器、集成单稳态触发器 TTL集成单稳态触发器集成单稳态触发器74121的逻辑功能和使用方法的逻辑功能和使用方法 集成单稳态触发器集成单稳态触发器74121的外部元

6、件连接方法的外部元件连接方法(a)使用外接电阻使用外接电阻Rext (下降沿触发下降沿触发) (b)使用内部电阻使用内部电阻Rint (上升沿触发上升沿触发) 3、单稳态触发器的应用、单稳态触发器的应用 单稳态触发器用于延时与定时单稳态触发器用于延时与定时 单稳态触发器用于波形的整形单稳态触发器用于波形的整形 6.4 多谐振荡器多谐振荡器 o 多谐振荡器是一种多谐振荡器是一种自激自激振荡器，在接通电源后，振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。由于输出的矩形波中含有很多谐波分量，故称它由于输出的矩形波中含有很多谐波分量，故称它为

7、为多谐振荡器多谐振荡器，又称，又称方波发生器方波发生器。1、用门电路组成多谐振荡器、用门电路组成多谐振荡器 在在 RF1= RF2= R、C1= C2=C的条件下，电路的条件下，电路的振荡周期为：的振荡周期为：RCVVVVCRTTHOHIKOHF3 . 1ln22、石英晶体多谐振荡电路、石英晶体多谐振荡电路 （a）等效电路）等效电路 （b）电路符号）电路符号 （c）频率特性）频率特性 石英晶体谐振器石英晶体谐振器CMOS反相器构成的石英晶体振荡器反相器构成的石英晶体振荡器 6.5 555定时器及其应用定时器及其应用 555定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（NE565双5

8、55）和C7555等多种。双极型定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。555定时器功能表定时器功能表 1、用、用555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 2、用、用555定时器构成单稳态触发器定时器构成单稳态触发器 参数估算参数估算输出脉冲宽度输出脉冲宽度TW： )()()0 ()(ln1WCCCCWtUUUUTCCCCCCVVV320ln1CR1 . 13ln1恢复时间恢复时间tre： tre=(35)2 2=RCESC 最高工作频率最高工作频率fmax reWttTf11minmax应用举例应

9、用举例3、用、用555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器 参数估算参数估算)()()0 ()(ln111TUUUUTCCCCCCCCCCCCVVVV3231ln1CRR)( 7 . 02ln211 CRT227 . 02121212112)2(7 . 0)(7 . 0RRRRCRRCRRTTqCRRTf)2(43. 1121T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C 占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 21121121117 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTTTTTqT1=0.7R1CT2=0.7R2C 应用实例应用实例多谐振荡器用作简易温控报警电路 多谐振荡器构成的双音门铃电路 6.6 应用应用Multisim 12分析脉冲电路分析脉冲电路 1、多谐振荡发生器：、多谐振荡发生器： 2、施密特触发器电路、施密特触发器电路 本章小结本章小结o施密特触发器和单稳态触发器是两种最常用的脉冲信号整形电路。施密特触发器输出脉冲的宽度是由输入信号决定的。单稳态触发器的输出脉冲的宽度完全由电路参数决定，与输入信号无关，输入信号只起触发作用。多谐振荡器是典型的脉冲产生电路，它不需要外加输入信号