第十章脉冲波形的产生和整形

第十章脉冲波形的产生和整形第1页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.1概述1、矩形脉冲的获得（1）利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生（2）通过整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。2、矩形脉冲的主要参数脉冲周期T——相邻脉冲之间的时间间隔脉冲幅度Vm——电压的最大变化幅度脉冲宽度tw——前沿到达0.5Vm起到后沿到达0.5Vm止的时间第2页，共58页，2023年，2月20日，星期四脉冲宽度tr——脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需的时间脉冲宽度tf——脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需的时间占空比q——脉冲宽度与脉冲周期的比值。第3页，共58页，2023年，2月20日，星期四施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。10.2施密特触发器10.2.1用门电路组成的施密特触发器第4页，共58页，2023年，2月20日，星期四正向阈值电压第5页，共58页，2023年，2月20日，星期四负向阈值电压第6页，共58页，2023年，2月20日，星期四回差电压下限阈值电压上限阈值电压第7页，共58页，2023年，2月20日，星期四施密特触发器的主要特点：1、输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同2、电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡第8页，共58页，2023年，2月20日，星期四集成施密特触发器第9页，共58页，2023年，2月20日，星期四一、用于波形变换

10.2.3施密特触发器的应用第10页，共58页，2023年，2月20日，星期四二、用于鉴幅第11页，共58页，2023年，2月20日，星期四三、用于脉冲整形第12页，共58页，2023年，2月20日，星期四本节小结：施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。第13页，共58页，2023年，2月20日，星期四特点：①有一个稳态和一个暂稳态。②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。③暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。10.3单稳态触发器作用：定时产生一定宽度的矩形波整形把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形延时把输入信号延迟一定时间后输出

第14页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.3.1用门电路组成的单稳态触发器一、微分型G1和G2为CMOS门1、原理分析第15页，共58页，2023年，2月20日，星期四G1和G2为CMOS门第16页，共58页，2023年，2月20日，星期四2、性能参数计算输出脉宽：第17页，共58页，2023年，2月20日，星期四第18页，共58页，2023年，2月20日，星期四二、积分型

1、原理分析G1和G2为TTL门第19页，共58页，2023年，2月20日，星期四第20页，共58页，2023年，2月20日，星期四2.性能参数计算输出脉宽：第21页，共58页，2023年，2月20日，星期四第22页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.3.2集成单稳态触发器微分型单稳控制附加电路电路结构与工作原理(74121)第23页，共58页，2023年，2月20日，星期四第24页，共58页，2023年，2月20日，星期四非可重复触发：可重复触发：在暂稳态时间内，若有新的触发脉冲输入，电路不会产生任何响应在暂稳态时间内，可被新的输入脉冲重新触发可产生持续时间很长的输出脉冲1第25页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.3.3单稳态触发器的应用延迟与定时整形第26页，共58页，2023年，2月20日，星期四本节小结：单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本RS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。第27页，共58页，2023年，2月20日，星期四

10.4.1对称式多谐振荡器一、工作原理（TTL）(1)静态（未振荡）时应是不稳定的10.4多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）第28页，共58页，2023年，2月20日，星期四第29页，共58页，2023年，2月20日，星期四第30页，共58页，2023年，2月20日，星期四二、电压波形第31页，共58页，2023年，2月20日，星期四三、振荡频率计算第32页，共58页，2023年，2月20日，星期四

10.4.2非对称式多谐振荡器一、工作原理（CMOS）第33页，共58页，2023年，2月20日，星期四二、电压波形第34页，共58页，2023年，2月20日，星期四

10.4.3环形振荡器

一、最简单的环形振荡器第35页，共58页，2023年，2月20日，星期四二、实用的环形振荡器

（TTL）第36页，共58页，2023年，2月20日，星期四第37页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.4.4用施密特触发器构成的多谐振荡器第38页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.4.5石英晶体多谐振荡器１９２２年美国卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。

巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。

第39页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.4.6多谐振荡器的应用秒信号发生器多谐振荡器分频电路第40页，共58页，2023年，2月20日，星期四本节小结：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。第41页，共58页，2023年，2月20日，星期四输出缓冲比较器锁存器放电三极管分压器10.5555定时器第42页，共58页，2023年，2月20日，星期四低电平触发端高电平触发端电压控制端复位端低电平有效放电端电源电压10.5555定时器第43页，共58页，2023年，2月20日，星期四1.分压器分压器由3个5kΩ电阻R组成，它为两个电压比较器提供基准电平。当5脚悬空时，电压比较器A的基准电平为，比较器B的基准电平为。改变5脚的接法可改变比较器A、B的基准电平，如5脚通过电阻10kΩ接地，则基准电平分别为和。5脚也可另接小于等于UDD的电源，如采用和，则5脚通过一个电容0.01～0.1μF电容接地，以防干扰信号影响5脚电压值。第44页，共58页，2023年，2月20日，星期四2.比较器比较器A、B是两个结构完全相同的高精度电压比较器。A的输入端为引脚6高触发端，当时，A端输出为高电平，即逻辑“1”；当时，A输出为低电平，即逻辑“0”。B的输入端为引脚2低触发端，当时，B输出为低电平，即逻辑“0”；当时，B输出为高电平，即逻辑“1”。A、B的输出直接控制基本RS触发器的动作。第45页，共58页，2023年，2月20日，星期四RS触发器由两个或非门组成，它的状态由两个比较器输出控制，根据基本RS触发器的工作原理，就可以决定触发器输出端的状态。3.基本RS触发器4.开关放电管和输出缓冲级放电管V是N沟道增强型的MOS管，其控制栅为0电平时截止，为1电平时导通。反相器构成输出缓冲级，反相器的设计考虑了有较大的电流驱动能力，一般可驱动两个TTL门电路。同时，输出级还起隔离负载对定时器影响的作用。第46页，共58页，2023年，2月20日，星期四001①R=0时，Q=1，uo=0，T导通。第47页，共58页，2023年，2月20日，星期四②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。＞2VCC/3＞VCC/300011第48页，共58页，2023年，2月20日，星期四＜2VCC/3＞VCC/310011③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。110第49页，共58页，2023年，2月20日，星期四＜2VCC/3＜VCC/311100④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。第50页，共58页，2023年，2月20日，星期四555定时器功能表第51页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.5.2用555定时器接成的施密特触发器第52页，共58页，2023年，2月20日，星期四第53页，共58页，2023年，2月20日，星期四第54页，共58页，2023年，2月20日，星期四10.5.3由555定时器构成的单稳态触发器第55页，共58页，2023年，2月20日，星期四接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，uo＝0。这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。

ui到来时，因为ui＜VCC/3，使C2＝0，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态。由于此时Q=0，放电管T截止，VCC经R对C充电。虽然此时触发脉冲已消失，比较器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，电路输出uo＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态。第56页，共58页，2023年，2月