第十章 脉冲波形的产生与整形 (1)

1、概述概述单稳态触发器单稳态触发器多谐振荡器多谐振荡器一、基本概念一、基本概念 从广义上说，凡是不具有连续正弦形状从广义上说，凡是不具有连续正弦形状的信号都可称为脉冲信号，如矩形波、三角波、的信号都可称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。锯齿波等。 用来产生、变换、整形脉冲信号用来产生、变换、整形脉冲信号的电路。的电路。 数字系统中除了组合逻辑电路和时序逻辑电路外，数字系统中除了组合逻辑电路和时序逻辑电路外，还有一种脉冲电路。还有一种脉冲电路。10.1 概概 述述1、脉冲：、脉冲：2、脉冲电路：、脉冲电路： 脉冲电路主要的作用是脉冲电路主要的作用是产生脉冲信号和进行脉冲信号的变换，本章就是叙

2、产生脉冲信号和进行脉冲信号的变换，本章就是叙述这方面的内容。述这方面的内容。3、脉冲单元电路的组成有三种形式：、脉冲单元电路的组成有三种形式：4、脉冲单元电路的主要形式为：、脉冲单元电路的主要形式为：(3) 由由专用集成电路专用集成电路及及R、L、C器件组成。器件组成。(2) 由集成由集成逻辑门逻辑门及及R、L、C器件组成。器件组成。（不讲）（不讲）(1) 由由分立元件分立元件（三极管、（三极管、R、L、C器件）组成。器件）组成。(不讲）不讲）(3) 多谐振荡器多谐振荡器(2) 单稳态触发器单稳态触发器(1) 施密特触发器施密特触发器二、几种常见的脉冲波形二、几种常见的脉冲波形主要介绍：主要介

3、绍：4、多谐振荡器、多谐振荡器3、单稳态触发器及其应用、单稳态触发器及其应用2、施密特触发器及其应用、施密特触发器及其应用1、555定时器电路及其功能定时器电路及其功能三、脉冲波形参数三、脉冲波形参数正弦信号可以用正弦信号可以用“三要素三要素”完全描述：完全描述：幅度、幅度、 脉冲信号脉冲信号无法被完全无法被完全描述，只能描述，只能用一些参数用一些参数近似描述！近似描述！周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。用频率时间间隔。用频率f = 1/T表示单位时间内脉冲重表示单位时间内脉冲重复的次数。复的次数。脉冲电压的最大变化幅度。脉冲电压的最

4、大变化幅度。脉冲周期脉冲周期T：脉冲幅度脉冲幅度Vm：频率、频率、相位相位TVm注意：注意：三个测量点：三个测量点：0.1Vm、0.5Vm、0.9Vm。从脉冲前沿到达从脉冲前沿到达0.5 Vm起，到脉冲后沿到达起，到脉冲后沿到达0.5 Vm为止的一段时间。为止的一段时间。脉冲上升沿从脉冲上升沿从0.1 Vm上升到上升到0.9 Vm所需要所需要 的时间。的时间。脉冲下降沿从脉冲下降沿从0.9 Vm下降到下降到0.1 Vm所需要所需要 的时间。的时间。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q = tW / T。脉冲宽度脉冲宽度tW：上升时间上升时间tr ：下降时间下降时间tf ：

5、占空比占空比q：TVmtW0.5Vmtr0.9Vm0.1Vmtf10.2 55510.2 555定时器电路及其功能定时器电路及其功能 555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。它可以制作出定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。它可以制作出多种多样的实用电路。本节介绍其电路原理、功能及应用。多种多样的实用电路。本节介绍其电路原理、功能及应用。一、电路的组成一、电路的组成 555集成电路的输出级集成电路的输出级为推拉式结构，为推拉式结构， 此外芯片此外芯片内部还有一个集电极开路内部还有一个集电极开路的放电晶体管的放电晶体管TD。 它有两个比较器它有两个比较器C1和和C2，每个比较器的一个输，每个

6、比较器的一个输入端接到三个入端接到三个R电阻组成电阻组成的分压器上，输出分别接的分压器上，输出分别接SR锁存器输入端。锁存器输入端。 集成集成555电路的八个电路的八个引脚的作用及名称为：引脚的作用及名称为：脚脚1接地端接地端 GND脚脚2触发器输入端触发器输入端 TR脚脚3输出端输出端 OUT脚脚4复位端复位端 RD脚脚5控制电压输入端控制电压输入端 VCO脚脚6阈值输入端阈值输入端 TH脚脚7放电端放电端 DISC脚脚8电源端电源端 Vcc双极型：516V，ILmax=200mACMOS型：318V，ILmax=4mARD=0时，时，001二、功能二、功能vo=0，TD导通。导通。0RD=

7、1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，时，2VCC/3VCC/3000111vo=0， TD饱和导通。饱和导通。10VCO没接电压源没接电压源2VCC/3VCC/311RD=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，时，不变不变1Q、Q不变，不变， vo不变，不变， TD状态不变。状态不变。不变不变不变不变RD=1、UTH2VCC/3、UTRVCC/3时，时，2VCC/3VCC/3111000Q=0、Q=1，vo=1，TD截止。截止。11RD=1、UTH2VCC/3、UTR2VCC/3VCC/30110101Q=Q=1，vo=1，TD截止。截止。1TR(VI2) TH(VI1) S(C

8、2) R(C1) QvO DISC(TD)1/3Vcc1/3Vcc1/3Vcc2/3Vcc 1 0 0 0导通导通2/3Vcc 0 01(不定不定)1(不定不定) 截止截止(不定不定)一、施密特触发器特性一、施密特触发器特性 施密特触发器是一种脉冲信号的整形电路，施密特触发器是一种脉冲信号的整形电路， 1. 施密特触发器属于电平触发，施密特触发器属于电平触发，10.3 10.3 施密特触发器施密特触发器 2. 对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阈值电对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阈值电平平VT+和和VT- ，也就是引起输出电平突变的输入电平不同，具有，也就是引起输出电平突变

9、的输入电平不同，具有滞后电压传输特性，此特性又称滞后电压传输特性，此特性又称回差（滞回）特性回差（滞回）特性。如图所示：。如图所示：它与一般触发它与一般触发器一样，器一样，有两个稳定的工作状态，有两个稳定的工作状态，但它与前面第几章介绍的触但它与前面第几章介绍的触发器又有如下不同点：发器又有如下不同点：缓慢变化的信号也可作为缓慢变化的信号也可作为触发输入信号，触发输入信号， 当输入信号达到某一特定的阈值时，当输入信号达到某一特定的阈值时， 输出电平输出电平会发生突变，会发生突变，也就是说施密特触发器会从一个稳态翻转到另外也就是说施密特触发器会从一个稳态翻转到另外一个稳态。一个稳态。施密特触发器

10、非门和与施密特触发器非门和与门的逻辑符号分别为门的逻辑符号分别为:施密特触发施密特触发器非门特性器非门特性施密特触发施密特触发器与门特性器与门特性施密特触发器的特点：施密特触发器的特点： 把把VT+和和VT-之差称为回差电压之差称为回差电压VT = VT+ - VT-对于正向和负向增长的输入信号，电路具有不同的阈值电压。对于正向和负向增长的输入信号，电路具有不同的阈值电压。vIvOVT+VT-0vIvOVT+VT-0反相输反相输出出同相输同相输出出vIvOvIvO二、由二、由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 将将555定时器的定时器的TH（6）和）和TR（2）两个输入端连

11、在）两个输入端连在一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器。一起作为信号输入端，即可得到施密特触发器。8 41 5625553VCCvIvo0.01F 由于比较器由于比较器C1和和C2的的参考电压不同，而输入电参考电压不同，而输入电压相同压相同，因而，因而SR锁存器的锁存器的置置0信号（信号（R0）和置）和置1信信号（号（S=0）必然发生在输）必然发生在输入信号入信号vI的不同电平。因的不同电平。因此，输出电压此，输出电压vO由高电平由高电平变为低电平和由低电平变变为低电平和由低电平变为高电平所对应的为高电平所对应的vI值也值也不相同，这样就形成了施不相同，这样就形成了施密特触发特性。密特触发

12、特性。 为了提高比较器参考电压为了提高比较器参考电压VR1和和VR2的稳定性，通常在的稳定性，通常在VCO端端接有接有0.01 F左右的滤波电容。左右的滤波电容。 R ui 8 4 6 7 5 5 5 3 2 5 1 uo 1 + VC C ui uo t t 0 0 (a ) 电 路 (b ) 工 作 波 形 + VC C 1 uo uC O UT + UT 2 VC C/3 VC C/3 控 制 电 压 调 节 回 差 C (1) 当当vI 2VCC/3以后，比较器以后，比较器C1输出为输出为0、C2输出为输出为1，触，触器置器置0，即，即Q0、Q 1 ，uo=VOL。10100 此后，此

13、后，vI上升到上升到VCC，然后再降低，但在未到达，然后再降低，但在未到达VCC/3以以前，前，vo0的状态不会改变。的状态不会改变。CCTVV32=+ R ui 8 4 6 7 5 5 5 3 2 5 1 uo 1 + VC C ui uo t t 0 0 (a ) 电 路 (b ) 工 作 波 形 + VC C 1 uo uC O UT + UT 2 VC C/3 VC C/3 控 制 电 压 调 节 回 差 C 01011 （3）vI2+=+=2121211RRRRTTTq充电电流只流经充电电流只流经R1，2ln=11CRT放电电流只流经放电电流只流经R2，2ln=22CRT充电时间为充电时间为放电时间为放电时间为占空比为：占空比为：2ln)+(=+=2121CRRTTT振荡周期为：振荡周期为：C1R1uo18 47 3 6 5552 5 10.0