脉冲波形的整形课件

第六章脉冲波形的产生和整形§6.1概述

§6.3连续矩形脉冲波的产生§6.2单脉冲的产生§6.4单稳态触发器§6.5555定时器的原理和应用1§6.1概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。2§6.2单脉冲的产生+VCCFS按钮按放一次，便产生一个单脉冲。

但是，由于按钮S机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。3§6.3连续矩形脉冲波的产生矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。15.3.1环形振荡器利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:&&&321uo3uo2uo15&&&321uo3uo2uo1设uo3的初始状态为0:010101用波形图来表示,则为:0tuo3优点:电路结构简单,所用元件少。缺点:频率太高,并且不可调整。6123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1在原电路的基础上添加RC延时电路,便可以克服上图的不足:下面将结合它的工作波形说明其工作原理:70tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。9123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUT由于电容电压不能突变,当uo1发生下跳时,uA有一突变。U10123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTUuo1>uo2，电容充电,uA上升。只要uA<UT，uo就不反转。11123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于uo1上跳，电容电压不能突变，所以uA上跳，然后uA开始下降电流方向13123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU输出信号的周期近似为:T=2.2RC146.3.2RC耦合式振荡器12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo10t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUT1512R1R2C1C2uo石英晶体(c)石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号.为获得稳定的振荡频率,可在振荡电路中串接石英晶体,组成石英晶体振荡器,如图(c)所示.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1(a)12R1R2C1C2uo2uo1(b)17§6.4单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,但是,经过一定时间以后,它又会自动返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态暂稳态由外界触发自动返回学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?186.4.1积分型单稳态触发器的工作原理uo1uo2RC12uiA0tuiuo1uAuo20t0t0tt1当ui发生正跳变后,uo1跟着负跳变;但uA不能突变，uo2立即下跳。在ui脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。19uo1uo2RC12uiA0111uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t3

回答:有!…...讨论:对uA的放电快慢有无约束?t2若C的放电太慢，在t1~t3期间,变量uA>UT

,失去对uo2低电平宽度的控制作用，必须改进电路!21uo1uo2RC12uiAuo1uo2RC12uiA&ui,34uo4

(a)(b)具体的道理请参见有关教材。226.4.2集成单稳组件介绍它的管脚图和功能表分别列写在后:集成化的单稳组件的类型很多,以下以74LS123为例,作为介绍对象。23CLRABQQ说明000000011111111稳态触发74LS123功能表2574LS123包括两个独立的单稳,各管脚以字头1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻(RT)和定时电容(CT)决定。单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入相与的结果，具体参见它的功能表。2674LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:1.基本脉冲宽度由外接电阻(RT)、电容(CT)决定，当CT>1000PF时，脉宽tW应为：tW=0.45RTCT

2.在清零端(CLR)加清0负脉冲,可提前终止输出脉冲,如下图所示:tWCLRQ单位RT：k,CT:pF,tW:nS276.4.3单稳态触发器的应用单稳的应用多种多样,如:整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如“延时控制”利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过R、C调节。请看下例:29QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194(1)74LS194(2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入DW1DW2时钟30CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形图表示如下:31CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形图表示如下:移位寄存器清零H灯上升沿触发Q1Q1的下降沿触发Q2移位寄存器串行输入为1循环重新开始32§6.5555定时器的原理和应用

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,目前得到了非常广泛的应用。15.5.1555定时器的工作原理

555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A1、A2;一个RS触发器;一个反相器和一个晶体管T。具体的结构见后图。33RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR34RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD电源放电阈值电控压制地触发输出复位电源电压范围:4.5V~18V35RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压:A1的为2VCC/3,A2的为VCC/3。首先讨论上图中加彩色部分的电路的工作原理。36101000阈值端触发端THTRRS比较的结果2VCC/3小于2VCC/3小于VCC/3大于VCC/3小于VCC/3大于大于2VCC/3SR++--A1A2VCCTHCOTR876521RRR阈值端触发端37RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR晶体管TRSQuo100100保持0110保持保持导通截止RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS触发器功能表附录:38综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:阈值端触发端THTR2VCC/3VCC/3大于大于2VCC/32VCC/3VCC/3VCC/3小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT396.5.2555定时器的应用(1).双稳态触发器:微电机起动停车控制电路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555S1:起动按钮S2:停车按钮404816235S2S1RRCVCCTHTRM微电机555uo阈值端触发端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止VCC/32VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3VCC/3仅按下起动按钮

S1

,则TR<VCC/3;未按S2,

当然TH<2VCC/3,故uo

=1,电机转动。即使放开S1

,TR>VCC/3,TH<2VCC/3,uo保持为1,电机继续转动。

如果仅按下按钮

S2

,TH>2VCC/3,未按S1,当然TR>VCC/3,这时uo=0,电机停止运行。

如果松开S2,电机仍不转动。41(2).单稳态触发器:洗相曝光定时器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打开,则ui=1;若S合上,则ui=0。0t0t0tuiuCTuo2VCC/3TW4248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打开,则ui=1;若S合上,则ui=0。0tuiTH>2VCC/3,TR>VCC/3

按钮S处于打开状态时：uo=0,555内的管T导通,

电容CT被短路,TH=0.3V。0tuCT2VCC/30tuo4348162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo按一下S,TR<VCC,已有TH<2VCC/3,故uo=1,555内的管T截止,CT将被充电,……只要uCT尚未充至2VCC/3,uo的状态就不会变化。4448162357uouiVCCRRTCTDTHTRS一旦uCT>2VCC/3,且已

有

TR>VCC/3,uo=0;555内的晶体管T也由截止变成导通,电容CT迅速放电而变成0V。0tui0tuCT2VCC/30tuo4548162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo由以上过程可以看出:按钮每按动一次,uo便输出一个正脉冲,其宽度TW由RTCT决定。4648162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ~红白D1D2按一下按钮

S未按uo0J的线圈不通电J的结点不动作红灯白灯亮灭1通电闭合亮灭红灯亮的时间即为曝光时间TWTW=1.1RTCT47(3).多谐振荡器:简易电子琴电路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3首先说明如何用555定时器构成多谐振荡器:输出波形4848162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC设电容C原先未充电,故TH=TR<VCC/3,此时uo=1,555内的晶体管T截止,电源通过R1和R2对电容C充电。uC0tVCC/32VCC/30tuo在uC没有充电到2VCC/3之前,