数字电路脉冲波形的产生与整形PPT学习教案

1、数字电路脉冲波形数字电路脉冲波形(b xn)的产生与整的产生与整形形第一页，共53页。第1页/共53页第二页，共53页。脉冲电路(dinl)分类：脉冲(michng)电路作用：脉冲波形(b xn)的产生和整形。脉冲电路构成：开关电路 + RC电路破坏电路的稳态，产生暂态。控制暂稳态时间的长短。脉冲电路与数字电路的比较：单稳态电路（单稳态触发器）多谐振荡（无稳态）电路施密特电路（施密特触发器）数字电路的信号波形也是一种脉冲波形。脉冲电路侧重波形，数字电路侧重逻辑关系。第2页/共53页第三页，共53页。(1) 电容两端的电压不能突变，Vc（0） Vc（0）， 电容充放电需要时间(shjin)，有过

2、渡过程，其时间(shjin)长短只与 RC有关,工程上取3；（2）开始充放电（换路）瞬间，阻抗很小，相当(xingdng)短路； 充放电结束，电路处于稳态，C支路电流为0，阻抗很大， 相当(xingdng)开路； （3）简单RC电路中，各处电压、电流均按指数规律变化；（4）在简单RC电路中)(tvC=)(vC-)(vC)0(vC+et)()()0()(lntvvvvtCCCC-=+或第3页/共53页第四页，共53页。1 555定时器的原理(yunl)和应用学习(xux)要求第4页/共53页第五页，共53页。 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,

3、目前得到了非常(fichng)广泛的应用。单定时器双极型最后3位数555单极型最后4位数7555双定时器双极型最后3位数556单极型最后4位数7556型号：第5页/共53页第六页，共53页。 555定时器的内部电路包括以下几部分 : 两个电压比较器: C1、C2 ;一个基本RS 触发器; 一个晶体管T；由三个相等电阻(dinz)组成的分压器;一个反相器等。 1.电路(dinl)结构第6页/共53页第七页，共53页。由三个相等电阻组成的分压器一个基本RS 触发器一个晶体管T一个反相器两个电压比较器: C1、C2vo+-845627131RRRRbDQQ+VccRD C1C2T第7页/共53页第八

4、页，共53页。触发(chf)输入端阈值(y zh)输入端电压(diny)控制端复位端电平有效放电端4.518V输出端地vo+-845627131RRRRbDQQ+VccRD C1C2T第8页/共53页第九页，共53页。电源电压范围:4.5V 18V12345678555VCCD THCOGND TRVoRD电源放电阈值电控压制地触发输出复位第9页/共53页第十页，共53页。vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2TVcc32Vcc31 三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压: 分别为 和 。Vcc32Vcc31第10页/共53页第十一页，共53页。vo

5、+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T001第11页/共53页第十二页，共53页。vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T2/3VCC1/3 VCC00011第12页/共53页第十三页，共53页。vo+-845627131RRRRbTHCOTRDQQ+VccRD C1C2T2VCC/3VCC/311010第13页/共53页第十四页，共53页。2VCC/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3

6、 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 VCC。充电时间决定(judng)于RC的大小。V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3VCC时，Vo0，T导通，C放电(fng din)。V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导

7、通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/32/3 2/3 VCCVCC1/31/3

8、 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止2/3VCC tvi00vCt0vot 自动(zdng)返回（VI1）:第26页/共53页第二十七页，共53页。 由以上过程可以(ky)看出 : 每来一次负脉冲 , vo 便输出一个正脉冲,其宽度 tW 由 R C 决定 。vIvOVCCRCvC0.01uF123487652/3VCCtvi00vC0votttW第27页/共53页第二十八页，共53页。tw是Vc从0指数上升(shngshng)到2VCC/3时所需的时间注意:tw宽度的增加，将降

9、低定时(dn sh)精度和稳度。 tw 的范围为几秒到几分钟。2/3VCCtvi00vC0votttW0)0(=+cvCCcVv=)(CCcVtv32)(=twCCCCCCCCCCVVVRCtVVVVRC320ln)()()0()(ln-=-=+1.1RC第28页/共53页第二十九页，共53页。一般(ybn)用于（把不规则的波形转换成宽度、 幅度都相等的波形）（把输入信号延迟一定时间后输出）第29页/共53页第三十页，共53页。单稳态微分限幅twtwtwacbd第30页/共53页第三十一页，共53页。2/3VccvCvI(S)vO 在充电过程中（C1=1）,如VI再次触发,C2=10,Q仍保持

10、为1，电路状态不变（T 截止(jizh)，C保持充电状态）。故该电路为不可重复(chngf)触发型单稳态触发器：vIvOVCCRCvC0.01uF12348765第31页/共53页第三十二页，共53页。电路图：+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1第32页/共53页第三十三页，共53页。+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作(gngzu)过程b.触发(chf)时:a.稳态时:VI=1,T1截止,电路状态同普通单稳。VI=0，电路触发翻转，Vo1VI=0期间,T1导通,电容不能充电。VI=1后， T1截止,电容开始充电。第3

11、3页/共53页第三十四页，共53页。+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2RCvITbT1工作(gngzu)过程（续）c.重复(chngf)触发时:当Vc2/3Vcc Q=0, VO=0,恢复稳态， T导通,电容放电第35页/共53页第三十六页，共53页。多谐振荡器的特点： （1）不需外触发的自激振荡器； （2）无稳定状态，均为暂稳态； （3）矩形波中含有(hn yu)丰富的高次谐波，习惯称多谐振荡器。第36页/共53页第三十七页，共53页。外接R1,R2,C+VccRDvo+-84562713RRRRbQQC1C2TR1CR2V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTR

12、VoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止第37页/共53页第三十八页，共53页。vOVCCR1CvC0.01uF12348765R2 Vcc通过(tnggu)R1、R2向C充电,在 VC 没有充电到 2VCC/3 之 前,Vo 保持 1 不变。 当VC2VCC /3时 Vo由1翻转为 0 。 T 导通 电容(dinrng)C 经R2、T放电。vC0t0tvoVCC /32VCC /3t1t2t3当Vc降至VCC /3时，使得 Vo

13、回到 1 T截止 电容C 再充电，进入(jnr)循环 .第38页/共53页第三十九页，共53页。VCC/32VCC/3所需的时间：3/1VCC3/2ln2VCRtCCw2=0.7R2C第一个暂稳态的脉冲宽度tw1 ，Vc从VCC/3充电上升到2VCC/3所需的时间：第二个暂稳态的脉冲宽度tw2 ，Vc从2VCC/3放电下降到 VCC/33/23/1ln)(21VVVVCRRtCCCCCCCCw1-+=0.7(R+R)C21vOtW2tW1vc)()()0()(lntvvvvtCCCC-=+第39页/共53页第四十页，共53页。占 空 比：q=tw1/T =(R2+R1)/(2R2+R1)频 率

14、：f1.43/1TR12R2)C(振荡周期：Ttw1tw20.7(R12R2)C第40页/共53页第四十一页，共53页。电路特点(tdin)：充放电电路各自独立。充电(chng din)回路：tw1=RACln2放电(fng din)回路：tw2=RBCln2占空比：q=tw1/(tw1+tw2) =RA / (RA+RB) 通过调节R2来调节占空比vOVCCR1C0.01uF12348765R2R3RARB第41页/共53页第四十二页，共53页。施密特触发器的特点：（1）双稳态触发器，有两个稳定的状态；（2）电平触发电压达到某个值时电路状态翻转；（3）具有滞后电压传输(chun sh)特性回

15、差特性 （两次翻转输入电平不同）；第42页/共53页第四十三页，共53页。2，6端连在一起作为信号(xnho)输入端+VccRDvo+-84562713RRRRQQC1C2vIVcc1 vo1VI2/3VCC时，C10，C21，VO=0构成(guchng)集电极开路型输出端。第43页/共53页第四十四页，共53页。Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3（a）当Vi 0 时，由于比较器 C1=1、C2=0，触发器置 1，即Q1、0=Q，。升高时，在未到达 2Vcc/3以前，的状态不会改变。VO

16、1ViVO 1V6=VV6=VTHTHV2=VV2=VTRTRVoVoT T2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC0 0导通导通2/3 1/31/3 VCC VCC保持保持保持保持2/3 2/3 VCCVCC1/31/3 VCC VCC1 1截止截止第44页/共53页第四十五页，共53页。Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3（b）vi升高到 2VCC/3时，比较器 C1输出为 0、C2输出为 1，触发器置 0，即Q0、1=Q， vo=0。此后， vi上升到 VCC，然后再降

17、低，但在未到达VCC/3以前，vo0的状态不会改变。（a）当 vi0 时，由于比较器 C1=1、C2=0，触发器置 1，即 Q1、0=Q，vo1。vi升高时，在未到达 2VCC/3以前， vo1的状态不会改变。第45页/共53页第四十六页，共53页。Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差vivott00UT+UT2VCC/3VCC/3（c）vi下降到 VCC/3时，比较器 C1输出为 1、C2输出为 0，触发器置 1，即 Q1、0=Q，vo=1。此后，vi继续下降到 0，但 vo1 的状态不会改变。（b）vi升高到 2VCC/3时，比较器

18、C1输出为 0、C2输出为 1，触发器置 0，即Q0、1=Q， vo=0。此后， vi上升到 VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3以前，vo0的状态不会改变。（a）当 vi0 时，由于比较器 C1=1、C2=0，触发器置 1，即 Q1、0=Q，vo1。vi升高时，在未到达 2VCC/3以前， vo1的状态不会改变。第46页/共53页第四十七页，共53页。下限(xixin)阈值电压vovi(b)逻辑(lu j)符号(a)传输(chun sh)特性VTVT+上限阈值电压回差电压（滞后电压）： VT+=2/3VCC; VT-=1/3VCCVT VTVT =1/3VCCvIvO第47页/共53页第四十八页，共53页。在7脚外接一电阻，并与VCC1 相连， vO=1时，vO1= VCC1; vO=0时，vO1=0， 可以实现(shxin)电平移动。在5脚上加控制电压VCO可以改变(gibin)VT+,VT- ， 以调节回差电压的大小Rvi8 46 7 555 3 2 5 1vo1+VCC+VCC1vovCO控制电压调节回差说明(shumng)：第48页/共53页第四十九页，共53页。波形变换三角(snjio)波、正弦波变换成方波vItvOtVT+VT-VT+VT-vItvOt正弦波方波三角(snjio)波方波调节VT+,VT-可以改变宽度第49页/共53页第五十页，共53页。波形