第13章脉冲信号的产生与整形课件

第13章脉冲信号的产生与整形介绍多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器.多谐振荡器能直接产生脉冲信号;施密特触发器能对已有信号进行变换;单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时.第13章脉冲信号的产生与整形介绍多谐振荡器、施密特触发器13.1555集成定时器555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件,通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路.13.1555集成定时器555集成定时器是一种将模拟和1.5G555定时器的电路结构1.分压器2.比较器3.RS锁存器4.三极管放电开关5.输出缓冲器组成：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQOUT5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD1.5G555定时器的电路结构1.分压器2.比较器3.2.定时器的逻辑功能1）Vi1>2/3VCC

Vi2>1/3VCC

2）Vi1<2/3VCC

Vi2<1/3VCC

3）Vi1<2/3VCC

Vi2>1/3VCC当RD=1时：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD*Q的高低确定TD管是否导通。Vo=0Vo=1Vo不变2.定时器的逻辑功能1）Vi1>2/3VCC2）Vi1<2

特点：5G555为双极型定时器，电源电压范围宽（4.5~18V),输出电平能与TTL、CMOS电路兼容.驱动电流大，灌、拉电流可达200mA.称TH为高电平触发端；TR低电平触发端。特点：5G555为双极型定时器，电源电压范围宽13.2施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo不带反相器特点：1）有两个稳定状态VOH和VOL,但稳态要靠输入输出电平来维持；2）具有滞回电压传输特性。13.2施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性Vo13.2.1用555定时器构成施密特触发器1.电路组成8462153555VCCVoViVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD13.2.1用555定时器构成施密特触发器1.电路组成82.工作原理1)当Vi<1/3VCC时,VO=VOH;2)当1/3VCC<Vi<2/3VCC时,VO保持,VO=VOH;3)当Vi>2/3VCC时,VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCΔVT=VT+－VT-=1/3VCC2.工作原理1)当Vi<1/3VCC时,VO=VOH;2)13.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般TTL集成施密特触发器的上触发电平约在1.7V左右，下触发电平约在0.9V左右；CMOS集成施密特触发器的上、下触发电平和电源电压有关。13.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般13.2.3施密特触发器的应用1.波形变换ViVo带反相器VitVOtVT+VT-0013.2.3施密特触发器的应用1.波形变换ViVo带反2.脉冲整形ViVo带反相器VitVOtVT+VT-002.脉冲整形ViVo带反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鉴别ViVo带反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鉴别ViVo带反相器VitVOtVT+VT-0013.3单稳态触发器单稳态触发器特点:电路有一个稳定状态,一个暂稳定状态.在没有外界触发信号作用时,电路处于稳定状态;在外界信号作用下,电路由稳态转换为暂稳态,经过一段时间,电路自动返回到稳定状态.单稳态触发器常用于脉冲的整形、定时和延时。13.3单稳态触发器单稳态触发器特点:电路13.3.1由555定时器构成的单稳态触发器1.电路组成13.3.1由555定时器构成的单稳态触发器1.电路组成VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ1)当Vi为高电平１并稳定一段时间后，Q端一定为1(Q为0);(为什么)2)当Vi来一个较短的负脉冲后,Q端改变状态,并经过一段时间后(这时Vi已返回1),Q自动返回到1)的状态.(为什么)VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5k2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的负脉冲宽度要小于tw

tw≈1.1RCVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*13.3.2用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脉冲宽度应大于twtw=RCln(VDD/VT-)13.3.2用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVR13.3.3集成单稳态触发器

集成单稳态触发器有多个品种,包括TTL电路和CMOS电路.13.3.3集成单稳态触发器集成单稳态触发器有多个品1&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表A1A2BQQ0×101×0101××00111×01111110××0例:74121单稳态触发器1&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx31&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC两种连接方法：tw≈0.7RextCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCex13.3.4单稳态触发器的应用1.脉冲整形ViV0tt001&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo13.3.4单稳态触发器的应用1.脉冲整形ViV0tt002.脉冲的延时1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC2.脉冲的延时1&≥1RICXRXCX3459101161Qt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vot0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脉冲的定时1&≥1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一个测频的例子3.脉冲的定时1&≥1RICXRXCX3459101161Q13.4多谐振荡器

能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路.多谐振荡器没有稳态,有两个暂稳态.13.4多谐振荡器能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩13.4.1用555定时器构成多谐振荡器VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf∙

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R21.电路组成13.4.1用555定时器构成多谐振荡器VoVCC+-∞UVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作原理占空比:正脉宽T1与周期T之比T1R1+R2q=

T=R1+2R2VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kQ=0,TD截止,VCC→R1→R2→C充电,VC按指数规律上升;2)当VC略大于2/3VCC，输出Vo

由1转换为0；4)当VC降至略低于1/3VCC，输出Vo

由0转换为1。3)Q=1,TD导通,C→R2→TD放电，VC按指数规律下降；Q=0,TD截止,VCC→R1→R2→C充电,VC按指①555构成振荡器电路简单,频率易于调节灵敏度较高;②上述电路占空比q=T1/T衡大于0.5,调节不方便.③555构成振荡器频率振荡低(一般不超过几百KHz),且频率稳定度不高.该电路特点①555构成振荡器电路简单,频率易于调节灵敏度较高;②上3.改进电路VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比:T1R1q=

T=R1+R2当R1=R2时,q=1/2当R1>R2时,q>1/2当R1<R2时,q<1/23.改进电路VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&Q13.4.2用施密特触发器构成多谐振荡器VCVoCRVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T213.4.2用施密特触发器构成多谐振荡器VCVoCRVCt13.4.3石英晶体多谐振荡器

石英晶体多谐振荡器的主要特点为频率稳定高.其振荡频率由石英晶体的固有振荡频率决定.11G1G2RffoVoC2C1电感性电容性电容性foXf石英晶体符号和阻抗频率特性013.4.3石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器的主要Rf为反馈电阻,阻值为10~100MΩ,为G1提供偏置;C1为温度校正电容,C2为频率微调电容,G2起整形和缓冲作用.Rf为反馈电阻,阻值为10~100MΩ,为G1提供偏置;C1第13章脉冲信号的产生与整形介绍多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器.多谐振荡器能直接产生脉冲信号;施密特触发器能对已有信号进行变换;单稳态触发器可用于脉冲信号的定时、延时.第13章脉冲信号的产生与整形介绍多谐振荡器、施密特触发器13.1555集成定时器555集成定时器是一种将模拟和数字电路集成于一体的电子器件,通过外加少量的阻容元件,能构成多种用途的电路.13.1555集成定时器555集成定时器是一种将模拟和1.5G555定时器的电路结构1.分压器2.比较器3.RS锁存器4.三极管放电开关5.输出缓冲器组成：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQOUT5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD1.5G555定时器的电路结构1.分压器2.比较器3.2.定时器的逻辑功能1）Vi1>2/3VCC

Vi2>1/3VCC

2）Vi1<2/3VCC

Vi2<1/3VCC

3）Vi1<2/3VCC

Vi2>1/3VCC当RD=1时：VCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2V’oRDVoTD*Q的高低确定TD管是否导通。Vo=0Vo=1Vo不变2.定时器的逻辑功能1）Vi1>2/3VCC2）Vi1<2

特点：5G555为双极型定时器，电源电压范围宽（4.5~18V),输出电平能与TTL、CMOS电路兼容.驱动电流大，灌、拉电流可达200mA.称TH为高电平触发端；TR低电平触发端。特点：5G555为双极型定时器，电源电压范围宽13.2施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo不带反相器特点：1）有两个稳定状态VOH和VOL,但稳态要靠输入输出电平来维持；2）具有滞回电压传输特性。13.2施密特触发器施密特触发器逻辑符号及电压传输特性Vo13.2.1用555定时器构成施密特触发器1.电路组成8462153555VCCVoViVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD13.2.1用555定时器构成施密特触发器1.电路组成82.工作原理1)当Vi<1/3VCC时,VO=VOH;2)当1/3VCC<Vi<2/3VCC时,VO保持,VO=VOH;3)当Vi>2/3VCC时,VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCΔVT=VT+－VT-=1/3VCC2.工作原理1)当Vi<1/3VCC时,VO=VOH;2)13.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般TTL集成施密特触发器的上触发电平约在1.7V左右，下触发电平约在0.9V左右；CMOS集成施密特触发器的上、下触发电平和电源电压有关。13.2.2集成施密特触发器集成施密特触发器有多个品种，一般13.2.3施密特触发器的应用1.波形变换ViVo带反相器VitVOtVT+VT-0013.2.3施密特触发器的应用1.波形变换ViVo带反2.脉冲整形ViVo带反相器VitVOtVT+VT-002.脉冲整形ViVo带反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鉴别ViVo带反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鉴别ViVo带反相器VitVOtVT+VT-0013.3单稳态触发器单稳态触发器特点:电路有一个稳定状态,一个暂稳定状态.在没有外界触发信号作用时,电路处于稳定状态;在外界信号作用下,电路由稳态转换为暂稳态,经过一段时间,电路自动返回到稳定状态.单稳态触发器常用于脉冲的整形、定时和延时。13.3单稳态触发器单稳态触发器特点:电路13.3.1由555定时器构成的单稳态触发器1.电路组成13.3.1由555定时器构成的单稳态触发器1.电路组成VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ1)当Vi为高电平１并稳定一段时间后，Q端一定为1(Q为0);(为什么)2)当Vi来一个较短的负脉冲后,Q端改变状态,并经过一段时间后(这时Vi已返回1),Q自动返回到1)的状态.(为什么)VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5k2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的负脉冲宽度要小于tw

tw≈1.1RCVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.1μ2.工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*13.3.2用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脉冲宽度应大于twtw=RCln(VDD/VT-)13.3.2用施密特触发器构成单稳态触发器ViVoCRVR13.3.3集成单稳态触发器

集成单稳态触发器有多个品种,包括TTL电路和CMOS电路.13.3.3集成单稳态触发器集成单稳态触发器有多个品1&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表A1A2BQQ0×101×0101××00111×01111110××0例:74121单稳态触发器1&≥1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx31&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC两种连接方法：tw≈0.7RextCext1&≥1RICXRXCX3459101161QQVCCCex13.3.4单稳态触发器的应用1.脉冲整形ViV0tt001&≥1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo13.3.4单稳态触发器的应用1.脉冲整形ViV0tt002.脉冲的延时1&≥1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&≥1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCC2.脉冲的延时1&≥1RICXRXCX3459101161Qt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vot0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脉冲的定时1&≥1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一个测频的例子3.脉冲的定时1&≥1RICXRXCX3459101161Q13.4多谐振荡器

能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩形脉冲的电路.多谐振荡器没有稳态,有两个暂稳态.13.4多谐振荡器能自行产生具有一定频率和一定脉宽的矩13.4.1用555定时器构成多谐振荡器VoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf∙

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R21.电路组成13.4.1用555定时器构成多谐振荡器VoVCC+-∞UVoVCC+-∞UC1C1+-∞UC2C2&&QQ5kΩ5kΩ5kΩG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01μR2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2