第8章脉冲波形的产生与变换

第8章脉冲波形产生与变换8.1单稳态触发器8.2多谐振荡器8.3施密特触发器8.4555定时器及其应用第8章

8.1数字电路中脉冲波形（不一定是周期信号）来源于：脉冲信号产生器电路对已有信号的变换脉冲信号产生器多谐振荡器单稳态触发器施密特触发器555定时器第8章

8.18.1（矩形波）多谐振荡器自激振荡：在电路的输入端不接信号的前提下，只要接通电源输出端就有一定频率和幅度的信号输出。电路自激振荡的条件：相位条件：输出信号同相地反馈到输入端——正反馈；幅度条件：输出信号大小不变地反馈到输入端；电路输入端输出端反馈电路振荡波输出多谐振荡器是一种自激振荡电路，它产生的信号为矩形波或方波。特点：工作中没有稳定的状态——无稳态电路第8章

8.18.1.2石英晶体振荡器石英晶体组成的脉冲振荡电路能输出振荡频率及幅值都稳定的振荡波形，被广泛地应用在模拟、数字电路系统中。一、石英晶体的特点1、结构及符号石英晶体谐振器的结构示意图及符号第8章

8.1C0RLC石英晶体的等效电路及频率特性2、等效电路和振荡频率ffsfpX第8章

8.1根据品质因数的表达式由于C、R数值很小，L数值很大，所以Q值高达104～106。振荡频率仅取决于晶片的结构及尺寸，稳定度f/f0最高可达10－10～10－11。当发生串联谐振时，谐振频率的信号最容易通过，其余信号被石英晶体所衰减。由于石英晶体的振荡频率与外电路及环境无关，特别是温度，其选频性能良好，输出振荡频率相当稳定。第8章

8.28.2单稳态触发器特点：电路有一个稳态、一个暂态；在外来信号的触发下，电路由稳态翻转到暂稳态；暂稳态持续时间将根据电路中RC的时间常数，后自动回到稳态；单稳态触发器被广泛应用于脉冲波形的变换与延时电路中单稳态触发器的暂稳态通常是靠RC电路的充、放电过程来维持。第8章

8.28.2.2集成单稳态触发器集成单稳态触发器根据电路和工作状态不同可分为：可重复触发和不可重复触发器两种。不可重复触发：新触发必须在电路处于稳态时才有效。可重复触发：只要输入存在触发信号，就能随时实现触发而进入或继续暂稳态。重复触发不可重复触发的集成单稳态集成触发器——74121输入输出A1A2BQL×HLH×LHXXLHH×H↓H↓HH↓↓HL×↑XL↑电容接在10（+）、11（－）脚间9脚内部有一个2k的固定电阻，使用接VCC，不用时可悬空如需外接电阻Ｒ，必须接在１１与１４脚之间。定时单次脉冲宽度：

基本应用接线图：第8章

8.28.2.3单稳态触发器的典型应用单稳态触发器的典型应用：

定时、延时、多谐振荡器和脉冲噪声消除1、定时在数字电路中经常需要在一段时间内允许信号通过，或者对某些信号进行间隔采样。应用定时电路可实现以上功能。比如：tw采样信号触发脉冲输出信号定时脉冲第8章

8.2延时由于单稳触发器输出的定时脉冲比触发脉冲的上升沿（或下降沿）延迟了tw，单稳触发器的这一作用被用于时序控制。例如：温度传感器持续报警时间为twA/D转换单稳触发器2个uiu0报警电路触发脉冲延时后的报警定时脉冲利用单稳触发器进行延时报警的电路框图第8章

8.2多谐振荡器利用2个单稳态触发器首尾相连反馈可以构成一个多谐振荡器tw1tw1tw2tw1区域区域第8章

8.38.3施密特触发器施密特触发器的特点1、具有两个稳定状态：1态和0态；2、状态转换依赖vI

，状态维持也依赖vI

，不会自动翻转；3、触发依据为电平，两次触发所需的电平不同，有回差；4、内部有正反馈，使输出电压波形的边沿变得很陡。传输特性曲线工作波形触发电平ｕｉ从上升ｕｉ下降第8章

8.3工作波形及传输特性曲线工作波形传输特性曲线符号同相施密特触发器反相施密特触发器ui上升到导致输出翻转的阈值电压ui下降到导致输出翻转的阈值电压第8章

8.38.3.3施密特触发器的应用一、波形变换将边沿缓慢变化的周期性信号变换为矩形波。（正反馈）参数相同的同相、反相施密特触发器对同一信号的输出是互补的！1、传输线上电容C较大时，边沿变差2、传输线长且阻抗不匹配，上下沿振荡3、其它噪声脉冲耦合干扰基于上述原因，需要整形。第8章

8.3二、用于脉冲整形振荡噪声用施密特触发器对脉冲整形信号在传输中，通常会因为：第8章

8.3只有幅度大于的脉冲VT+才会在输出端产生输出信号。三、脉冲鉴幅第8章

8.3四、构成多谐振荡器555定时器是应用极广的中规模集成电路该电路的使用时外围元件极少，应用十分广泛；常用于信号的产生、变换、控制与检测、监测中。555定时器常被称为555时基电路，有TTL、CMOS两种TTL：NE555（单集成）、NE556（双集成）

特点：带负载能力、电源适应范围强！输出电流≤200mA；Vcc：5~16vCMOS：C7555（单集成）、C7556（双集成）

特点：功耗小、电源适应范围更强！输出电流≤4mA；Vcc：3~18v第8章

8.48.4555定时器及其应用8.4.1555定时器第8章

8.4内部电路图第8章

8.4555定时器构成单稳态触发器的接线图输出高电平（即暂稳态）的持续时间实质上就是电容的充电时间t：T=RCln3≈1.1RC

电阻R的阻值通常在几百欧姆～几兆欧之间；电容的取值通常在几百皮法～几百微法之间。如果电阻和电容的精度足够，这种电路的输出脉冲的时间精度接近0.1%。改变外接电阻和电容值可改变输出高电平的脉宽不可重复触发第8章

8.4555定时器构成可重复触发单稳态触发器的接线图tui0tuc0tu00当ui

为1的时间大于tw，暂稳态结束，输出翻转，则u0=0；同时7脚为0，C放电；0→11→00报警ui

为低电平，晶体管T导通，电容C通过T放电；输出u0为高电平;ui

为高电平，晶体管T截止，电容C通过R充电，uc上升;当ui

为1的持续时间小于tw时，ui一旦下跳为0，则u0=1；第8章

8.4555定时器构成多谐振荡器的接线图T

=T1+T2

0.7(R1+2R2)C

555内部的比较器灵敏度很高，并且采用差分电路形式，其输出的振荡频率受温度和电源的影响极小，因而比较稳定！占空比可调的振荡电路T

=T1+T2

0.7(R1+R2+R3)CT1=0.7(R1+R21)CT2=0.7(R3+R22)C第8章

8.43.施密特触发器55576254183+VCCCR1uIuO用途：脉冲整形、波形变换、鉴幅第8章

8.4桑塔纳2000轿车上应用555定时器构成电子温控器的电路图2004年2月正式应用到商品车上，改变了以往压力式机械温控器温控精度不高，温控点偏移或失效而造成的空调结霜、停止工作的缺点！10温控电阻稳压电路去耦合滤波器继电器第8章

8.4应用介绍：单稳态触发器tW≈1.1R1C多谐振荡器T=0.7(R2+2R3)C第8章复习本章复习重点基本概念自激振荡、阈值电平，暂稳态，不可重复触发、可重复触发，定时、延时；应掌握的基本概念和基本要求熟悉多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的特点及其之间的区别。了解单稳态触发器、施密特触发器的典型应用。了解555定时器的工作原理及其典型应用。会计算以上电路的工作周期或频率。多谐振荡器的两个暂稳态的转换过程是通过

来实现的。单稳态触发器在外加触发信号作用下将由

态翻转到

态，并经过一段时间后自动回到

态。在下图中是一个施密特触发器的传输特性从图中可知：当输入电压ui由2.5v→3.4