第9章 脉冲波形的产生和整形

第9章脉冲波形的产生和整形第9章脉冲波形的产生和整形脉冲波形直接产生间接产生—时序电路中的CLK获取：—利用多谐振荡器产生脉冲波形。—利用施密特触发器、单稳态触发器整形、变换得到。第9章脉冲波形的产生和整形9.1矩形脉冲的特性参数9.2施密特触发器9.3单稳态触发器9.4多谐振荡器9.5555定时器脉冲的整形脉冲的产生9.1矩形脉冲的特性参数脉冲幅度Vm脉冲周期T脉冲宽度tW上升时间tr下降时间tf占空比q＝tW/T9.2施密特触发器(SchmittTrigger)施密特触发器是脉冲整形电路，特点：转折点不同特别陡9.2施密特触发器(SchmittTrigger)9.2.1施密特触发器电路的工作原理9.2.2施密特触发器电路的应用9.2.1施密特触发器电路的工作原理1、电路结构图形符号2、工作原理①当VI＝0时，VO＝VOL≈0VA＝0VIVAVo1Vo当VI使VA＝VTH，G1进入电压传输特性的转折区，发生如下正反馈：电路状态迅速转换为VO＝VOH≈VDD1002、工作原理0VT+

当VI

时，电路状态发生转换对应的输入电平VT+VT+—称为正向阈值电压VTH2、工作原理②当VI＝VDD时，VO＝VOL≈VDDVA＝VDD当VI使VA＝VTH，G1进入电压传输特性的转折区，发生如下正反馈：电路状态迅速转换为VO＝VOL≈0VIVAVo1Vo0112、工作原理

当VI

时，电路状态发生转换对应的输入电平VT－VT－—称为负向阈值电压VDDVT-R1<R2VTH3、回差电压VT+—正向阈值电压VT-—负向阈值电压回差电压4、电压传输特性—又称为滞后特性同相输出4、电压传输特性—又称为滞后特性反相输出回顾特点：输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时对应的输入电平VT+，与输入信号从高电平下降的过程中对应的输入转换电平VT-不同；在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。例9.2.1VDD=5V,=2.5V,解：9.2.2施密特触发器的应用一、用于脉冲整形整形畸变波形二、用于波形变换将周期非脉冲波转换为同周期矩形脉冲三、用于脉冲鉴幅一、用于脉冲整形边沿较差附加噪声二、用于波形变换三、用于脉冲鉴幅施密特触发器复习：1、特点2、图形符号3、参数4、应用9.3单稳态触发器

(Monostable

Multivibrator或One-shot)①有稳态和暂稳态两种不同的工作状态；稳态暂稳态稳态工作过程：特点：②在外界触发脉冲作用下，能从稳态转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，自动返回到稳态；③暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。触发脉冲恢复自动翻转一、微分型单稳态触发器1、电路结构RC微分电路微分电路—输入窄脉冲CMOS门电路2、工作原理①稳态VI=0，VO=?C两端没有压差，VO=0。②暂稳态VI=，Vd产生正向脉冲VdVO1VI2Vo正反馈如下：VO=VDD同时，C充电。充电③自动翻转C充电④恢复过程VI2VOVO1当VI2＝VTH，VO=0C通过R和G2保护电路向VDD放电恢复到稳定状态设：此时Vd已回到低电平充电VTH3、工作波形图稳态暂稳态恢复脉宽tW4、参数①脉宽tW—C充电RON《RG1低电平输出R4、参数②恢复时间tre③分辨时间td—VO返回低电平后，C放电完毕，电路回到起始稳态的时间。RD1《R、RON，则:tre≈（3～5）RONC—保证电路能正常工作的前提下，允许两个相邻触发脉冲之间的最小时间间隔。td＝tW

＋tre放电电阻：RD1||R+RON5、应用②脉冲定时&uAuBuCuO①脉冲整形uAuCuBuO单稳态的图形符号③脉冲延时6、特点：窄脉冲触发——VI的脉宽要小于tW；若大于tW

，电路仍能工作，但输出脉冲的下降沿较差，因为没有正反馈。抗干扰能力差二、TTL集成单稳态触发器—741212、74121功能表0××01111110×11100××1010×101×0V’OVOBA2A1输出输入3、74121工作波形4、参数其中:Note：接法：外接法，下降沿触发内接法，上升沿触发5、分类不可重触发—电路进入暂稳态后不能再接收触发信号74121、74221、74LS221（1）可重触发—电路进入暂稳态后能再接收触发信号74122、74123、74LS122、74LS123（）不可重触发可重触发9.4多谐振荡器（Astable

Multivibrator）自激振荡器在接通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲；多谐振荡器矩形波中含有丰富的高次谐波分量。9.4多谐振荡器（Astable

Multivibrator）9.4.1对称式和非对称式多谐振荡器（正反馈）9.4.2环形振荡器（负反馈）9.4.3利用施密特触发器构成的多谐振荡器9.4.1对称式和非对称式多谐振荡器（正反馈）1、对称式多谐振荡器①电路结构VI1V01VI2V02VO1=0，VO2＝1C1充电，C2放电VO1=1，VO2＝0C1放电，C2充电VI2V02VI1V012个暂稳态C1充电01C2放电②工作原理③工作波形C1充电01C2放电2、非对称式多谐振荡器当外加频率为f0时，阻抗最小—信号最容易通过，衰减最少f0—石英晶体的固有谐振频率把石英晶体接在振荡电路中，工作频率也必然为f03、石英晶体多谐振荡器3、石英晶体多谐振荡器当石英晶体接在振荡器上时，工作频率取决于f0，而与RC无关。频率稳定度9.4.2环形振荡器（负反馈）1、电路结构2、工作原理门电路工作在放大状态，不能工作在稳定状态；利用门电路的传输延迟时间实现振荡。—奇数个反相器首尾相接而成01012、工作原理T＝6tpdT＝2ntpdn—串联反相器的个数3、特点：②

T太小，频率太大，T＝2ntpd①电路简单TTL：ns级CMOS：ns级③

频率不易调节4、改进电路—带RC延迟的环形振荡器G3的输入保护电阻C的接地端改接到G1的输出端—提高经过RC的延迟时间对TTL注意：RS＋R<RoffRC的延迟时间远大于门电路本身的传输延迟时间，tpd可忽略9.4.3利用施密特触发器构成的多谐振荡器1、电路结构—使施密特触发器工作在滞回区RC积分电路2、工作波形T1＝？T2＝？T＝？q＝？充电回路放电回路不可调3、占空比可调电路充电回路放电回路9.5555定时器555定时器特点：数－模混合集成电路构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器型号多双极型最后三位：555（556）CMOS产品型号：7555（7556）有较大的负载电流555：电源电压4.5～16V，负载电流200mA7555：电源电压3～18V，负载电流4mA9.5555定时器9.5.1555定时器的电路结构和工作原理9.5.2用555定时器接成施密特触发器9.5.3用555定时器接成多谐振荡器9.5.4用555定时器接成单稳态触发器外接固定电压VCO阈值端TH触发端TR’VODVCC输出端VO接地端置0端1、CB555的图形符号9.5.1555定时器的电路结构和工作原理2、CB555的电路结构分压电路比较器SR锁存器缓冲输出放电三极管TD异步置0外接固定电压阈值端触发端输入输出RDvI1vI2voTD状态0××低导通1

低导通1

不变不变1

高截止1

高截止3、CB555的功能表9.5.2用555定时器接成施密特触发器VIVCCVO1、方法①将VI1、VI2扭在一起②在5端口加增加参考电压的稳定性2、工作原理VIVCCVOV0＝VOHV0＝VOH，保持不变V0＝VOL0VIV0

①当时，②当

时，③当时，2、工作原理VIVCCVOV0＝VOLV0＝VOL，保持不变V0＝VOH

①当时，②当

时，③当时，0VIV0当由VCO提供时，则：0VIV03、参数9.5.3用555定时器接成多谐振荡器1、方法

①先构成施密特触发器;

②加R2在VI和VO之间，VI和地之间接C;

为减少VO反相器的负载，将R1和TD构成反相器，将VOD等效于VO。>50%C充电C放电2、工作波形3、调q电路—改变充放电电路3、调q电路—改变充放电电路充电放电充电经过R1放电经过R29.5.4用555定时器接成单稳态触发器1、方法①将VI接在VI2端，②VOD上接R到VCC，并接入VI1，③VOD对地接C。2、工作原理③自动翻转V0＝0；V0＝1；

①稳态VI＝1，

②暂稳态VI＝0，C充电到,V0=0；④恢复过程C放电到0电压。C充电C放电负脉冲触发单