第六章脉冲产生与整形电路

1、一、矩形脉冲的基本特性一、矩形脉冲的基本特性1. 矩形脉冲的二值性矩形脉冲的二值性矩形脉冲矩形脉冲二进制数字信号二进制数字信号高、低电平高、低电平1、02. 矩形脉冲的特性参数矩形脉冲的特性参数TT 脉冲周期脉冲周期UmUm 脉冲幅度脉冲幅度0.5UmtWtW 脉冲宽度脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr 上升时间上升时间tftf 下降时间下降时间3. 获得脉冲的方法：获得脉冲的方法：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 555 定时器定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又

2、简单实用的器件。稳态触发器的既经济又简单实用的器件。2） 将已有波形将已有波形（正弦波、锯齿波正弦波、锯齿波等等）整形为矩整形为矩形脉冲。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二、二、555 定时器定时器1. 电路组成电路组成CC32VCC31V输出输出缓冲缓冲+VCCuOTD5 k 5 k 5 k RQ&1uD2. 基本功能基本功能+VCCuOTD5 k 5 k 5 k RQ&1uD 0UOL饱和饱和2VCC/3 111UOLVCC/3 饱和饱和VCC/3 不变不变不变不变2VCC/3UT+UOH1 &QQTRATRBTR+Ri

3、ntCextRICXRX/CXRext / Cext 表示不属于逻辑状态连接表示不属于逻辑状态连接下降沿触发输入下降沿触发输入上升沿触发输入上升沿触发输入非重复触发非重复触发外接定时外接定时电阻、电容电阻、电容VCC内接接定时电阻引出端内接接定时电阻引出端)(BA TRTRTRTR2. 功能表功能表输输 入入输输 出出注注TRA TRB TR+Q Q L H L H L H H L H L H L H L H保持保持稳态稳态 H H H H H下降沿下降沿触发触发 L L 上升沿上升沿触发触发)(BA TRTRTRTR3. 主要参数主要参数RCRCt7 . 0 2lnW 输出脉宽输出脉宽 tw

4、:输入触发脉冲最输入触发脉冲最小周期小周期 Tmin :reWminttT 周期性输出脉冲周期性输出脉冲最大占空比最大占空比 q:WWminWrettqTtt二、可重复触发单稳态触发器二、可重复触发单稳态触发器 74122可重复触发可重复触发 在暂稳态期间在暂稳态期间, 能够接受新的触发信号。能够接受新的触发信号。1. 图形符号图形符号1QQTRATRBTR+ARintCextRICXRX/CXRext / Cext &RTR+BRD直接复位直接复位ABAB()DTRTRTRTRTRR可重复触发可重复触发2. 功能表功能表输输 入入输输 出出注注RD TRA TRB TR+A TR+B

5、Q Q L H H L L L H L H L H L H复位复位保持保持稳态稳态 H L H H L H H L H L H L H H L H H上升沿上升沿触发触发 H H H H H H H H H H H下降沿下降沿触发触发当定时当定时电容电容C 1000 pF时时:RCt32. 0W ABAB()DTRTRTRTRTRR一、延时与定时一、延时与定时1. 延时延时1uIu O&uOuFuIu OtW2. 定时选通定时选通uFuO二、整形二、整形uIuOAstable Multivibrator6.3.1 555 定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器+VCCuOQ&am

6、p;1TDR1R2CuCCC32VCC31V uCtUOH uOtUOL一、电路组成和工作原理一、电路组成和工作原理 6278 4153555R1C1+R2C2+VCC二、振荡频率的估算和占空比可调电路二、振荡频率的估算和占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC(1) C 充电时间充电时间 tw1uC（0+） = VCC / 3, uC（ ） = VCC)()()0()(ln1W1W1tuuuutCCCC 2lnln1CC32CCCC31CC1 VVVVCRRt）（21W17 . 0 充电时间常数充电时间常数 1= （R1+R2）C(2) C 放电时间放电时间 tw22ln

7、2W2 t可求得可求得: :CRt2W27 . 0 放电时间常数放电时间常数 2 = R2C1. 振荡频率的估算振荡频率的估算(3) 振荡频率振荡频率 f uCCC32VCC31VtUOH uOtUOLtw1tw2Ttw1= 0.7 ( (R1+R2) Ctw2 = 0.7R2CT = 0.7（R1+2R2）C振荡周期：振荡周期：振荡频率：振荡频率：CRRCRRTf）（）（2121243. 127 . 011 占空比：占空比：CRRCRRTtq）（）（2121W127 . 07 . 0 002121502 RRRR2. 占空比可调电路占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCC

8、D1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CCRRCRTtq）211W17 . 07 . 0(7 . 0 211RRR 6.3.2 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器特点：频率稳定，精度高。特点：频率稳定，精度高。一、一、 符号和选频特性符号和选频特性符号符号当当 f = f0 时时,电抗电抗 X = 0fXf0电电感感性性电电容容性性二、二、 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器11C1R1R2C2uo工作原理：工作原理：1. 反相器静态工作在转折区反相器静态工作在转折区（放大放大）;2. 石英晶体石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈回路构成正反馈;3. C1 、 C2 为

9、耦合电容为耦合电容, 可不要。可不要。电阻取值范围：电阻取值范围：TTL反相器：反相器：R1= R2 = 0.7 2 k CMOS反相器：反相器：R1= R2 =10 100 M 三、三、 CMOS 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器放放大大器器为保证为保证 CMOS 反相反相器静态时工作在转折区，器静态时工作在转折区，偏置电阻偏置电阻RF 取值为取值为 :RF =10 100 M C1RFC2uo11100 M 20 pF5 50 pF f0电容三点式电容三点式6.1.3 多谐振荡器应用举例多谐振荡器应用举例一、秒信号发生器一、秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF0FF1FF14

10、FF15Q0Q1Q14Q15T 触发器触发器32768 Hz 16384 Hz1 Hz2 Hz二、模拟声响电路二、模拟声响电路10 F26784153NE555ICICR1C1B21+26784153NE55510k 100k 10k 150k 10k 8 R2R3R4R5C2C3C4+5V0.01 F0.01 F100 FuO1uO2uo1uo2一、一、555 定时器定时器 是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如施密特触发施密特触发器器、单稳态触发器单稳态触发器和和多谐振荡器

11、多谐振荡器等。等。12348765GNDTROUTDRCOTHCCVDIS双极型双极型 (TTL)电源电源: 4.5 16 V单极型单极型 (CMOS)电源电源: 3 18 V带负载能力强带负载能力强62784153555R1C+ +R2C1+VCCuO二、多谐振荡器二、多谐振荡器 是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。可以自动地产生出矩形脉冲。 多谐振荡器多谐振荡器没有稳定状态，没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。

12、电和放电自动完成。 改变改变 R、C 定时元件数值的定时元件数值的大小，可调节振荡频率。大小，可调节振荡频率。 在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶石英晶体振荡器体振荡器。CRRTf）（2127 . 011 三、施密特触发器三、施密特触发器 是一种是一种脉冲整形电路脉冲整形电路，虽然不能自动产生矩形脉，虽然不能自动产生矩形脉冲，却可将输入的周期性信号整形成所要求的同周期冲，却可将输入的周期性信号整形成所要求的同周期的矩形脉冲输出，还可用来进行幅度鉴别、构成单稳的矩形脉冲输出，还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。态触发器和多谐振

13、荡器等。62784153555+VCCuO2uIUCOuO1+VDDR 施密特触发器施密特触发器有两个稳定状态，有两个稳定状态，有两个不同的触发电平，因此具有有两个不同的触发电平，因此具有回差特性回差特性。它的两个稳定状态是靠。它的两个稳定状态是靠两个不同的电平来维持的，输出脉两个不同的电平来维持的，输出脉冲的宽度由输入信号的波形决定。冲的宽度由输入信号的波形决定。此外，调节回差电压的大小，也可此外，调节回差电压的大小，也可改变输出脉冲的宽度。改变输出脉冲的宽度。外接电压外接电压调节回差调节回差 施密特触发器施密特触发器可由可由 555 定时器构定时器构成，也可用专门的集成电路实现。成，也可用专门的集成电路实现。四、单稳态触发器四、单稳态触发器 也属于也属于脉冲整形电路脉冲整形电路，可将输入的触发脉冲变换，可将输入的触发脉冲变换为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，还常用于脉冲的定时、整形、展宽（延时）等。的定时、整形、展宽（延时）等。62784153555RC+ +C1+VCCuO0.01 FuI 单稳态触发器单稳态触发器有一个稳定有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于