数字电子技术脉冲波形的产生与整形课件

第六章脉冲波形的产生与整形主要内容：介绍用于脉冲信号产生、整形的几种基本电路。 1.施密特触发器。 2.单稳态触发器。 3.多谐振荡器。 4.555定时器。16.1概述

1.脉冲幅度Vm2.脉冲宽度tW 0.5Vm～0.5Vm3.上升时间tr 0.1Vm～0.9Vm4.下降时间tf 0.9Vm～0.1Vm5.周期T 周期性脉冲信号，两脉冲间的时间间隔6.频率f 周期的倒数或每秒钟重复的次数。7.占空比q 脉冲宽度与周期之比描述矩形脉冲的几个参数理想波形：实际波形：0.9VmVmtr0.5Vm0.1VmtftWT26.5555定时器的电路结构与功能6.5.1555定时器的电路结构与功能555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一体的多功能中规模集成电路。利用它能极方便地构成施密特触发器，单稳态触发器，多谐振荡器等多种电路。在脉冲波形的产生、整形、波形变换、定时等方面应用极广。555定时器是由于其型号的最后三位是555而命名的。世界上各个厂家都有各自的555产品。尽管其型号各不相同，但其最后几位都是555。3C1、C2参考电压由电阻分压器和外接控制电压VCO决定。若外加电压VCO则：VR1=VCOVR2=1/2VCO基本RS触发器：置1端vC2，置0端vC1，低电平触发，RD为清零端。TD放电管：工作状态由vO决定，工作时需外接电阻和电源。则：VR1=2/3VccVR2=1/3Vcc若VCO悬空+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658VCOvI1(TH)v'O(DISC)vI2(TR)RD5由图可知：vI1>VR1，vI2>VR2时，vC1=0，vC2=1，置0有效，Q=0，vO=0,TD导通vI1<VR1，vI2>VR2时，vC1=1，vC2=1，保持，Q保持，vO保持，TD保持vI1<VR1，vI2<VR2时，vC1=1，vC2=0，置1有效，Q=1，vO=1，TD截止vI1>VR1，vI2<VR2时，vC1=0，vC2=0，不定，Q=Q=1，vO=1，TD截止+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658VCOvI1(TH)v'O(DISC)vI2(TR)RD不允许6所以，CB555的功能如下表（VCO悬空时）输入

输出

RDvI1×vI2vOTD0×0通1>2/3Vcc>1/3Vcc0通1<2/3Vcc>1/3Vcc不变不变1<2/3Vcc<1/3Vcc1截止1>2/3Vcc<1/3Vcc1截止不允许76.5.2用555构成施密特触发器方法：将vI1和vI2连在一起做输入端，构成反相施密特触发器。(1)vI从0上升的情况1/3VCC<vI<2/3Vcc时，vC1=1，vC2=1，Q=1不变，vO=1不变Q=0，vO=0，所以VT+=2/3VCCvI>

2/3VCC时，vC1=0，vC2=1，vI<1/3VCC时，Q=1，vO=1vC1=1，vC2=0，+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658vI1vI2RDvI9(2)vI从高于2/3VCC下降的情况1/3VCC<vI<2/3Vcc时，vC1=1，vC2=1，Q=0不变，vO=0不变Q=1，vO=1，所以VT-=1/3VCCvI<1/3VCC时，vC1=1，vC2=0，vI>2/3VCC时，Q=0，vO=0vC1=0，vC2=1，+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658vI1vI2RDvI10+UCCuouTH0.01µFVCORDTR改变5脚的电压值，可改变回差电压，提高抗干扰能力。回差电压：△VT=VT+-VT-=1/3Vcc电压传输特性：vOvIVT-VT+如果参考电压由UCO提供，则VT+=UCO，VT－=1/2UCO△VT=VT+-VT-=1/2UCO11施密特触发器的应用将正弦波、三角波等转换成矩形波tvOVT-VT+vIt1vIvO一、用于波形变换13tvOVT-VT+tvOVT-VT+1vIvO二、用于脉冲整形tvOVT-VT+vItvItvIt将不理想的矩形波转换成理想矩形波如上升沿、下降沿不理想，寄生振荡，干扰脉冲造成的不理想脉冲14三、用于脉冲鉴幅将一些不同幅度的脉冲信号加到施密特触发器的输入端时，只有那些大于VT+的脉冲才会产生输出信号。vItvOtVT+VT-1vIvO156.5.3用555构成单稳触发器单稳态触发器功能特点：1.电路有稳态和暂稳态两个状态。2.在触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回稳态。3.暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲宽度无关。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？vIvO暂稳态稳态tW稳态176.5.3用555构成单稳态触发器vI2作触发输入，vI1与v'O相接，上接R到VCC，下接C到地vOtwvI2功能：方法：+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658vI1vI2RDvIRC特点：低电平触发(<1/3VCC)，暂稳态为1。要求输入窄脉冲。18原理：(1)稳态时：vI=1（>1/3VCC），

vI1=0，vC1=1，vC2=1，Q=0，vO=0，C上无电荷，TD导通C放电，vC下降，当vC下降到<2/3Vcc时，vC1=1，vC2=1，保持，vO=0保持反证：若vO=1，Q=1，则TD截止C充电，vC上升，当vC上升到>2/3VCC时，vC1=0，置0,Q=0，vO=0，则TD导通+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658vI1vI2RDvIRCvC19TD通，C放电，vC下降使vC<2/3VCC，vC1=1，vC2=1，vO保持0，放电完毕vC=0。(3)恢复过程波形：+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658vI1vI2RDvIRCvCtvIvOvCt21参数计算：twC充电过程中vC从初始值上升到2/3VCC时所需的时间vCRCVCC充电电路：τ=RC，vC(0)=0，vC(∞)=VCCtvIvOvCttw22该电路要求输入触发脉冲宽度要小于暂稳态时间。若vI脉冲宽度>tW，则vI1↑=VTH时，vC1=vC2=0，工作不正常。

措施：在输入端加微分网络Rd、Cd（足够小），将宽脉冲变为窄脉冲。tvIvOvCttwvdRdCdvIvdvItt+UCC48562713.uCCuOR0.01µF23(1)上升沿触发(2)下降沿触发集成单稳态触发器特点：74121★TTL集成单稳态触发器当A1A2=0时，B上升沿触发当B=1，A1(或A2)=1时，A2(或A1)下降沿触发Cext

Rext

Rin

VCCA1A2BvOvOGND167534101191474121BtA1ttA2vOttWtWtW(3)暂稳时间可调1011914Rint内部有固定电阻，可外接电容和电阻。通过调节外部电阻或电容可调暂稳时间(4)不可重复触发型25Cext

Rext

Rin

VCCA1A2BvOvOGNDVCCCext16710119145341Rextb.外接电容Cext，外接电阻Rexta.外接电容Cext，内部电阻RintCextRextRinVCCA1A2BvOvOGNDVCCC167101191453411011914RintCextRext1011914RintCext两种使用方法262.脉冲定时单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。图脉冲定时调整tw=1s，对uo的脉冲计数可构成频率计29按一下按钮

S未按uo0J的线圈不通电J的触点不动作红灯白灯亮灭1通电闭合亮灭白灯亮的时间即为曝光时间TwTw=1.1R

C洗相曝光定时器若S打开,则ui=1;若S合上,则ui=0。48162357uoui+UCCRCDTHTRSJJ~红白D1D255530触摸定时控制开关48162357uoP+6VRCuC0.01F555RL人手触摸P,触发，uo高电平,灯亮tw秒。tw=1.1RC313.整形单稳态触发器uiuottuiuotwtwtwtw在uO=1时，输入信号的波动，对输出的信号无影响。将不规则波形转换成幅度和宽度一定的矩形波输出脉冲326.5.4用555定时器接成的多谐振荡器多谐振荡器

多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。

多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器，触发器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器产生的。输出矩形波的频率和占空比可调。功能特点：无稳态；输出信号自动地从1态翻到0态，再从0态翻到1态，形成矩形脉冲。336.5.4用555定时器接成的多谐振荡器原理：先接成施密特触发器，再利用RC充放电电路接回输入端。设计思想：利用放电管T作为一个受控电子开关，使电容充电、放电而改变置0置1信号，交替置0、置1。+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KTDvOG1G2G3G434172658RDR2CR1v'OvC+48562713+UCCuOvC.CR1R20.01µF34工作过程：tvOvCtT1T2波形加电时，vC=0，则vO=1，TD截止。C充电，vC上升。当vC=2/3VCC时，vC1=0，vO=0，TD导通，v'O=0，C放电，vC下降当vC=1/3Vcc时，vC2=0，vO=1，TD截止，v'O=1，C充电，vC上升如此循环.VCC+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KTDvOG1G2G3G434172658RDR2CR1v'OvC+35参数计算：T1充电：vCtvOtT1T2VCC+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KTDvOG1G2G3G434172658RDR2CR1v'OvC+36T2放电：vCtvOtT1T2+－C1+－C2&&&1vC1vC2QQVR1VR25K5K5KVCCTDvOG1G2G3G434172658RDR2CR1v'OvC+37占空比怎样获得小于50%的占空比？加二极管改变充放电路径，使得充电快，放电慢。例：要求设计多谐振荡器则R1=R2=48K+－C1+－C2VCC1726CR1R2D1D23812348765+5VvO47K2K47K10μF电路图：使用电阻加电位器以利调节q39多谐振荡器的应用举例（1）门铃SB按下，电源接通，振荡，喇叭发出声音SB不按，电源断开，