医学专题—--脉冲波形的产生和整形课件

1、医学专题-脉冲波形的产生和整形第一页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 脉冲幅度Um 脉冲(michng)宽度tw 上升时间tr 下降时间tf 脉冲周期T 占空比qtrtfTUmtw0.9Um0.5Um0.1Um第二页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 施密特触发器施密特触发器 ： 单稳态触发器：单稳态触发器： 多谐振荡器多谐振荡器：第三页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 是一种多用途的单片中规模集成电路。只需外接少量的是一种多用途的单片中规模集成电路。只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。 有有T

2、TLTTL和和CMOSCMOS两种类型，其型号分别有两种类型，其型号分别有NE555NE555（或（或5G5555G555）和和C7555C7555等。等。 一般双极型一般双极型555555定时定时(dn sh)(dn sh)器具有较大的驱动能力，而器具有较大的驱动能力，而单极型定时单极型定时(dn sh)(dn sh)电路具有低功耗、输入阻抗高等优电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。点。 第四页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源电源复位复位12658437Ov,vI

3、2vI1vvICVCCvO555555(a)(a)(b)(b)DR阈值输入阈值输入控制电压控制电压触发输入触发输入放电端放电端NE555集成定时器集成定时器 (a) (a) 电路电路 (b) (b) 外部引线排列图外部引线排列图第五页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形高触发端高触发端( (uI1I1) ) 低触发端低触发端( (uI2I2) ) 复位复位( (R RD D) ) 输出输出( (uO O) ) 放电管放电管 T T 0 0 0 0 导通导通 ccV32 ccV32 ccV31 1 0 导通导通 ccV31 1 不变不变 不变不变 清清0低端触发低端触发(chf)高端触发

4、高端触发(chf)无触发无触发(chf)第六页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 1265VCCRDO5553Ov7vvI2I1vIC8412IvCCVVCC 2RttvIOv123CCVCC1V3(a)电路图(b)波形图v输入输入v vI I 小于小于Vcc/3Vcc/3时时，阈值输入，阈值输入V VI1I1和触发和触发(chf)(chf)输入输入V VI2I2均小于，均小于，vo1输出高电平，放电管输出高电平，放电管T T截止截止。 当当vI上升上升(shngshng)(shngshng)到大于到大于Vcc/3Vcc/3，小于，小于2Vcc/32Vcc/3时，时，vo1输出输出保

5、持不变，输出仍为高电平。保持不变，输出仍为高电平。 当当vI上升到上升到2Vcc/32Vcc/3时，时，vo1输出跳变为低电平输出跳变为低电平，并且在，并且在v vI I大大于于2Vcc/32Vcc/3期间，期间，v vo1o1输出低电平，输出低电平，放电管放电管T T饱和导通。饱和导通。 当当vI从大于从大于2Vcc/32Vcc/3下降到小于下降到小于2Vcc/32Vcc/3但大于但大于Vcc/3Vcc/3时，时，vo1输出保持不变，输出仍为低电平。输出保持不变，输出仍为低电平。 当当vI下降到下降到Vcc/3Vcc/3时，时， vo1输出跳变为高电平，而且在输出跳变为高电平，而且在vI小于

6、小于2Vcc/32Vcc/3期间，电路的这种状态不变。期间，电路的这种状态不变。 返回到555功能表第七页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 有两个有两个(lin )(lin )稳定状态稳定状态，但与一般触发器的区，但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号，而且号，而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号信号，它的触发方式叫电平触发。，它的触发方式叫电平触发。 具有回差电压特性具有回差电压特性，输入电压上升时和下降时，输入电压上升时和下降时的转折点不同。的转折点不同。 第八页，共三十三页。医学

7、专题-脉冲波形的产生和整形输入输入信号信号正 弦正 弦波 振波 振荡器荡器11输入输出VVT+T-慢输入波形的慢输入波形的TTL系统接口系统接口波形整形和变换波形整形和变换第九页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形00VVIOVIOVVVT+T-tt1用施密特触发器鉴别脉冲幅度用施密特触发器鉴别脉冲幅度第十页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形用施密特触发器产生方波用施密特触发器产生方波第十一页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 26VCCRDO5553vI2I1v84(a)(b)v7RVCCC150.01FC1vC2C3VCCvttOOttvIOvvOtIVCC01

8、tW电路组成电路组成(z chn)和工作波形和工作波形 返回(fnhu)到555功能表第十二页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短稳态时间的长短(chngdun)(chngdun)，与触发脉冲无关，仅决定于电路，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。本身的参数。 单稳态触发器具有单稳态触发器具有(jyu)下列特点：下列特点：第一，它有一个稳定第一，它有一个稳定(wndng)状态和一个暂稳状态；状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳

9、状第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；态；第十三页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形延时与定时延时与定时(dn sh)(dn sh) 单稳态触发器用于延时、定时单稳态触发器用于延时、定时(dn (dn sh)sh) v v/ /O O的下降沿比的下降沿比v vI I的的下降沿滞后了时间下降沿滞后了时间t tW W，即延迟了时间即延迟了时间t tW W。 单稳态触发器的输出电单稳态触发器的输出电压压v v/ /O O，用作与门的输入定，用作与门的输入定时控制信号，显然与门打时控制信号，显然与门打开的时间就是单稳态触发开的时间就是单稳态触发器输出脉冲器输出脉冲v v

10、/ /O O的宽度的宽度t tW W。 第十四页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形整形整形(zhng xng)：把不规则的输入信号把不规则的输入信号v vI I，整形成为幅度和宽度都相同的，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲标准矩形脉冲v vO O。 vItWvO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第十五页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 触摸定时控制触摸定时控制(kngzh)开关开关：只要用手触摸一下金属片只要用手触摸一下金属片P，由，由于人体感应电压相当于在触发输于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚入端（管脚2）加入一个负脉）加入一个负脉冲，冲，

11、555输出端（管脚输出端（管脚3）输出高）输出高电平，灯泡（电平，灯泡（RL）发光，当暂稳）发光，当暂稳态时间（态时间（tW）结束时，）结束时，555输出输出端恢复低电平，灯泡熄灭。端恢复低电平，灯泡熄灭。 8 4 7 6 2 1 5 3 5 5 5 +V CC R L R 100k C 100 C 1 0.01 (+6V) P 触摸式定时控制开关电路触摸式定时控制开关电路第十六页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形26VCCRDO5553vI2I1v84(a)(b)v7RRVCC12C150.01 FC1vCP21C3VVCCvCC3tvOtOOtttCCV012TTT120用施密特

12、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返回(fnhu)到555功能表第十七页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，两个，两个暂态自动地交替地变化暂态自动地交替地变化(binhu)(binhu)，输出连续的矩形脉冲信输出连续的矩形脉冲信号号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。第十八页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形简易简易(jiny)温控报警器温控报警器 26VCCRD5553vI2I1v847RRVCC12C150.01C110/10V

13、C220k100k0.013R2k（+6V）T3AX31多谐振荡器用作简易温控报警电路多谐振荡器用作简易温控报警电路第十九页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形双音门铃双音门铃(mn ln) 1vI1812R5550.0115CRRD427VI26vCC3k3k0.1R44.7k3C47CDD122CP3R3.9kV（ +6V）CC472C38PAN多谐振荡器构成的双音门铃电路多谐振荡器构成的双音门铃电路第二十页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形一、模拟量输入一、模拟量输入/输出通道输出通道(tngdo)1模拟量输入模拟量输入/输出通道的结构框图输出通道的结构框图图中虚线框图

14、中虚线框l为模拟量输入通道，虚线框为模拟量输入通道，虚线框2为模拟量输出通道。为模拟量输出通道。2 21 1生生产产过过程程传感器传感器1 1传感器传感器n n多多路路开开关关采样保持器采样保持器A/DA/D转换器转换器微微型型计计算算机机I/OI/O接口接口锁存器锁存器I/OI/O接口接口D/AD/A转换器转换器放大放大驱动驱动信号处理信号处理1 1信号处理信号处理n n第二十一页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 传感器传感器 把非电信号转换成电信号（电流或电压），电厂和变电站把非电信号转换成电信号（电流或电压），电厂和变电站的强电信号必须经过电流或电压互感器变成弱电信号，这些互

15、感器可认的强电信号必须经过电流或电压互感器变成弱电信号，这些互感器可认为为(rnwi)(rnwi)是广义的传感器是广义的传感器 。 信号处理环节信号处理环节将信号放大或处理将信号放大或处理(chl)(chl)成与成与 A/DA/D转换器所要转换器所要求的输入相适应的电压水平，并滤去干扰信号。求的输入相适应的电压水平，并滤去干扰信号。 多路转换开关多路转换开关使多个模拟信号共用一个采样保持器和使多个模拟信号共用一个采样保持器和A/DA/D转转换器进行采样和转换。换器进行采样和转换。 采样保持电路采样保持电路在在A/DA/D转换期间，保持采样输入信号的大小转换期间，保持采样输入信号的大小不变，以保

16、证采样精度。不变，以保证采样精度。A/DA/D转换器转换器将模拟输入量转换成数字量将模拟输入量转换成数字量，以便由计算机读取，进，以便由计算机读取，进行分析处理。行分析处理。 第二十二页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 把微型计算机输出的把微型计算机输出的数字量转换成模拟量数字量转换成模拟量，这个任务主，这个任务主要要(zhyo)(zhyo)是由（是由（D DA A）转换器来完成。）转换器来完成。 输入输入(shr)是是n位二进制数位二进制数或代码，输出是与输入或代码，输出是与输入(shr)成成正比的模拟量。正比的模拟量。 例如，输入例如，输入8 8位二进制数位二进制数101010

17、1010101010，输出为，输出为5.3125V5.3125V（输出的具体数值跟电路参数有关）。（输出的具体数值跟电路参数有关）。 第二十三页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 D/A D/A转换器的集成电路很多，如转换器的集成电路很多，如DAC0832DAC0832（8 8位）、位）、DA7520DA7520（1010位）、位）、DAC1210DAC1210（1212位）和位）和AK7546AK7546（1616位高精度）等，位高精度）等，其中的其中的“位位”表示可以输入表示可以输入(shr)(shr)的二进制代码的位数。的二进制代码的位数。 DAC0832DAC0832是常用的

18、集成是常用的集成DACDAC，它是用，它是用CMOSCMOS工艺制成的双列直插式单工艺制成的双列直插式单片片八位八位DACDAC，可以，可以(ky)(ky)直接与微处理器相连接。直接与微处理器相连接。 第二十四页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形图图9-14 集成集成D/A转换器转换器0832结构框图结构框图(kungt)和管脚排列图和管脚排列图第二十五页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形)22222222(2001122334455667781DDDDDDDDUuRO)2(12ROOUuuDAC0832典型典型(dinxng)连接图连接图 第二十六页，共三十三页。医学专题

19、-脉冲波形的产生和整形三、模三、模/数转换器数转换器 A/D转换器的集成电路转换器的集成电路(jchng-dinl)很多，如很多，如ADC0808/0809（8位）、位）、AD7570（10位）及位）及ADC1210（12位）等。位）等。 模数转换器简称模数转换器简称(jinchng)A/D转换器或转换器或ADC，其功能是，其功能是将模将模拟信号转换为数字信号。拟信号转换为数字信号。第二十七页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形图图9-16 ADC0808/0809 9-16 ADC0808/0809 管脚排列管脚排列(pili)(pili)图和典型连接图图和典型连接图(a) ADC0

20、808ADC0808管脚排列图管脚排列图 (b) 典型连接图典型连接图 ADC0808 ADC0808（8 8位）管脚排列如图（位）管脚排列如图（a)a)所示所示, ,与微机接口时的典型与微机接口时的典型(dinxng)(dinxng)连接图（连接图（b b）所示。）所示。第二十八页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 DAC0832由八位输入寄存器、八位由八位输入寄存器、八位DAC寄存器和八位寄存器和八位D/A转换器三大部分组成。转换器三大部分组成。 它有两个分别控制的数据寄它有两个分别控制的数据寄存器，可以实现两次缓冲，所以使用时有较大的灵活性，存器，可以实现两次缓冲，所以使用时有

21、较大的灵活性，可根据需要可根据需要(xyo)接成不同的工作方式。接成不同的工作方式。 DAC0832中采用的是倒中采用的是倒T型型R-2R电阻网络，无运算放电阻网络，无运算放大器，是电流输出，使用时需外接运算放大器。芯片中大器，是电流输出，使用时需外接运算放大器。芯片中已经设置了已经设置了Rfb, 只要将只要将9号管脚接到运算放大器输出号管脚接到运算放大器输出端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。阻。第二十九页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形D7D6RfbIOUT1IOUT2选通1选通2WR 2WR15 VVCCILEURE

22、FAGNDDGNDCSXFER(a)RFUD7D6RfbIOUT1IOUT2选通1选通2WR2WR15 VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(b)RFUD0D0D7D6RfbIOUT1IOUT2WR2WR15 VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(c)RFUD0第三十页，共三十三页。医学专题-脉冲波形的产生和整形 双缓冲器型如图双缓冲器型如图 (a)所示。首先所示。首先 接低电平，将输入数接低电平，将输入数据先锁存在输入寄存器中。当需要据先锁存在输入寄存器中。当需要D/A转换时，再将转换时，再将接接低电平，低电平， 将数据送入将数据送入DAC寄存器中并进行转换，工作方式为寄存器中并进行转换，工作方式为两级缓冲方式。两级缓冲方式。 2WRWR1功能 说明数