《数字电子技术基础》第8章脉冲波形的产生与整形

8.1集成7555电路8.2集成施密特触发器8.3单稳态电路8.4多谐振荡电路第8章脉冲波形的产生与整形（集成7555电路由RS锁存器、比较器、分压器和放电开关四部分组成，电路原理图如图8.1.1(a)所示，图8.1.1(b)为引脚排列图,表8.1.1为引脚功能说明。图8.1.1集成7555电路8.1集成7555电路8.1.1集成7555CMOS电路结构1.RS锁存器2.比较器3.分压器4.驱动器和放电开关8.1集成7555电路（1）当（引脚4）＝L时，反相器G1输出高电平，所以Q为低电平，OUT（引脚3）=L，VT管导通。假设D端（引脚7）通过电阻接到正电源，则D端为低电平。电路输出低电平称为复位。(2)当R＝H时，电路有三种工作状态。8.1集成7555电路8.1.2集成7555的工作原理（1）输入电平的阈值电压由低到高为U+th，由高到低为U－th，且U+th＞U－th，输出的变化滞后于输入，形成回环。（2）施密特触发器属于电平触发型电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。图8.2.1施密特触发器的电压传输特性8.2集成施密特触发器8.2.1集成施密特触发器的工作原理1.施密特触发器的特点3）集成7555电路构成施密特触发器1）带有正反馈的运算放大器2）带有电平偏移的RS锁存器2.几种具有施密特触发器特性电路8.2集成施密特触发器

如将一周期性信号变换为矩形波，如图8.2.7所示，其输出脉冲宽度（占空比）可通过改变ΔUth进行调节，即ΔUth=U+th－U－th输出矩形波的幅度由施密特触发器电路和提供的直流电压决定。图8.2.7波形变换图8.2集成施密特触发器8.2.2施密特触发器应用举例1.波形变换如果将不规则的信号波形整形成矩形脉冲，可设置U+th和U－th，大于U+th电压后面不小于U－th电压的连续波形为脉冲的高电平，其余为低电平，如图8.2.8所示。信号整形8.2集成施密特触发器2.信号整形

施密特触发器也可用作幅度鉴别，如图8.2.9所示。图8.2.9幅度鉴别8.3单稳态电路3.幅度鉴别适当选取RC电路的时间常数，利用电容极板间的储能变化可实现信号的积分与微分。RC积分电路如图8.3.1所示。图8.3.1RC积分电路8.3.1RC积分与微分电路8.3单稳态电路（2）何时翻转到暂稳态取决于输入信号A。（1）只有一个稳态，另有一个暂稳态。（3）何时翻转回稳态取决于电路参数R与C。8.3单稳态电路3.返回稳态Diagram2Diagram3Diagram2Diagram31.稳态

2.触发翻转3.返回稳态8.3单稳态电路8.3.2单稳态电路工作原理

3.分辨时间td

2.恢复时间tre4.输出脉冲幅度Um1.输出脉冲宽度tW8.3单稳态电路8.3单稳态电路8.3.3集成单稳态电路

图8.3.7可重复与不可重复触发型的输出波形

常用单稳态电路有54/74121，54/74221，54/74123，CD4098，CD4538等。集成单稳态电路分为可重复触发型和不可重复触发型两种。如图8.3.7所示，输入给电路的4个触发脉冲分别作用于两种单稳态电路。74221由两个独立的单稳态电路组成，电路连接图如图8.3.8(a)所示，功能表如表8.3.1所示。内部有一个2kΩ的电阻可供使用，接法如图8.3.8（b）所示。若不用内电阻则需外接，如图8.3.8（c）所示。无论何种接法，暂稳态时间均为tW=0.7RC图8.3.8集成电路742218.3单稳态电路1.TTL双单稳态电路742218.3.174221的功能表8.3单稳态电路4538是可重复触发的单稳态电路，其功能图如图8.3.9(a)所示，图8.3.9(b)是电阻与电容的接法。Rx的最小值为5kΩ，Cx的最小值为0。输出脉宽为tW=0.7RxCx。表8.3.2是4538的功能表。A和B是带施密特电路的触发输入端，其波形没有限制。8.3单稳态电路2.CMOS双单稳态电路4538图8.3.9集成电路45388.3.24538的功能表8.3单稳态电路侧浇口一般开设在模具的分型面上，根据塑件的成型特点灵活地选择塑件的某个边缘进料，其截面形状多为矩形，改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体充模时的剪切速率和浇口凝固时间。图8.3.10单稳态电路用于定时8.3单稳态电路8.3.4单稳态电路应用举例1.定时带有CPU的系统有时会陷入死循环，发生“死机”。使用可重复触发的单稳态电路，可制成监控器，俗称“看门狗”（watchingdog），如图8.3.11所示。图8.3.11单稳态触发器用于监控8.3单稳态电路2.CPU“看门狗”电路

多谐振荡器是将电源提供的能量转换成按一定幅值和一定频率变化的矩形振荡信号的自激振荡电路，这里的振荡信号常称为脉冲信号。8.4多谐振荡电路图8.4.2（a）是一个利用门电路传输延迟时间，将门电路输出、输入首尾相连的三个非门构成的环形多谐振荡器。设反相器的平均延迟时间为tpd。当ui由于某种原因产生负跳变，经最左边的非门传输延迟第1个tpd时间后，使uo1产生正跳变。再经中间的非门传输延迟第2个tpd时间后，使uo2产生负跳变。最后经最右边的非门传输延迟第3个tpd时间后，使uo产生正跳变。因为ui=uo,再经过3个tpd时间,uo自动返回到低电平,如此循环反复,输出矩形脉冲,产生振荡信号。矩形脉冲振荡信号波形图如图8.4.2（b）所示，其振荡周期为T=2×3tpd=6tpd8.4多谐振荡电路8.4.1环形多谐振荡器图8.4.2环形多谐振荡器8.4多谐振荡电路在介绍单稳态电路时，将RS锁存器一侧的反馈回路改为RC微分电路，如图8.4.4(a)、(b)所示，结果使电路由具有两个稳态变成了具有一个稳态和一个暂稳态。如果将另一侧做同样改变，就变成了图8.4.4(c)所示电路。图8.4.4几种电路的比较8.4多谐振荡电路8.4.2对称和谐振荡器施密特触发器构成的多谐振荡器如图8.4.6所示，将施密特触发器的输出端接一电阻R，返回到输入端，再接一电容C到地。图8.4.6施密特触发器8.4多谐振荡电路8.4.3其他类型多谐振荡器1.用施密特触发器构成多谐振荡器前述的各种多谐振荡器由于阻容元件及门电路的阈值电压等随外界条件（主要是温度）变化较大，其频率稳定性一般很难优于10－3。石英晶体多谐振荡器具有极高的稳定性，用它作为谐振元件做成的石英晶体多谐振荡器的频率稳定性可优于10－9。石英晶体的等效电路如图8.4.7（a）所示，图8.4.7（b）是其电路符号，图8.4.7（c）是其阻抗频率特性。图8.4.7石英晶体多谐振荡器特性8.4多谐振荡电路2.石英晶体多谐振荡器由7555构成的自激多谐振荡器如图8.4.9(a)所示。工作波形如图8.4.9（b）所示。图8.4.9由7555构成的自激多谐振荡器8.4多谐振荡电路3.用7555构成多谐振荡器锯齿波发生器是产生锯齿波的电路。锯齿波信号在示波器、电视机、显示器和自动控制等方面都有着广泛的应用。用7555构成的锯齿波发生器如图8.4.10(a)所示,图8.4.10(b)为工作波形图。图8.4.10用7555构成的锯齿波发生器8.4多谐振荡电路4.用7555电路构成锯齿波发生器本章小结能自动产生矩形波的电路是脉冲信号电路，如环形振荡器、对称和非对称多谐振荡器、集成7555电路等，将其他周期信号转变为矩形脉冲信号可通过脉冲整形电路，如单稳态电路和施密特触发器等。某些情况下，脉冲整形电路也可设计成脉冲产生电路。RS锁存器、单稳态电路和多谐振荡器具有相似的电路形式，只是反馈电路有所不同。RS锁存器输出是直接反馈到门电路的输入端，单稳态电路一侧直接反馈，而将另一侧改为带有电容的反馈网络，多谐振荡器的双侧均改为带有电容的反馈网络。RS锁存器的输出具有两个稳态，单稳态电路输出具有一个稳态，而多谐振荡器没有稳态。单稳态电路和多谐振荡器中暂稳态过程的长短取决于电路的时间常数，暂稳态时间通常是由其自身电路参数决定的，不需要外部施加影响。单稳态电路分为非重复触发型和可重复触发型两种，两者的主要区别是在暂稳态时触发信号出现对非重复触发的单稳态电路不能继续触发，而重复触发的单稳态电路可连续触发。第8章脉冲波形的产生与整形本章小结施密特触