脉冲波形的产生和整形

第六章脉冲波形的产生和整形学习要点常用的脉冲整形电路:单稳和施密特常见的脉冲振荡电路多谐振荡器、环形振荡器、晶体振荡器555块的组成和工作原理及应用方法6.1概述

获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是用脉冲产生电路直接产生；另一种是对已有的信号进行整形，然后将它变换成所需要的脉冲信号。为了定量描述矩形脉冲的特性，通常给出几个主要参数。这些参数是：脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。脉冲幅度：脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度：从脉冲前沿到达0.5起，到脉冲后沿到达0.5为止的一段时间。上升时间：脉冲上升沿从0.1上升到0.9所需要的时间。下降时间：脉冲下降沿从0.9下降到0.1所需要的时间。占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值。

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。0011用门电路组成的施密特触发器

（1）第一稳态:ui＝0时，uo为高电平，6.2施密特触发器0111（1）第一种态ui＝0时，uo为高电平，。

（2）ui＝UD=0.7V时,RS触发器不翻转，uo仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。1100（1）第一稳态ui＝0时，uo为高电平。

（2）ui＝UD=0.7V时，RS触发器不翻转，uo仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。（3）ui继续上升到UT+=UT=1.4V时，RS触发器翻转，uo为低电平，这是第二稳态。电路翻转后ui再上升，电路状态不变。0110

（1）ui＝0时，uo为高电平，这是第一稳态。

（2）ui＝UD=0.7V时，RS触发器不翻转，uo仍为高电平，电路仍维持在第一稳态。

（3）ui继续上升到UT+=UT=1.4V时，RS触发器翻转，uo为低电平，这是第二稳态。电路翻转后ui再上升，电路状态不变。（4）ui上升到最大值后下降时，若ui下降到UT，RS触发器不翻转，电路仍维持在第二稳态。0011

（1）:ui＝0时,uo为高电平。

（2）ui＝UD=0.7V时,RS触发器不翻转，uo仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。

（3）ui继续上升到UT+=UT=1.4V时，RS触发器翻转，uo为低电平，这是第二稳态。电路翻转后ui再上升，电路状态不变。（4）ui上升到最大值后下降时，若ui下降到UT，RS触发器不翻转，电路仍维持在第二稳态。（5）ui继续下降到UT-=UT-UD=0.7V时,RS触发器翻转，uo为高电平，电路返回到第一种稳态。

下限阈值电压上限阈值电压回差电压（滞后电压）：ΔUT＝UT＋－UT－回差电压为：ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝0.7V回差太小，且不能调整。1.鼻C晶MO喊S集省成施饲密特障触发梯器C鼠C4趋01据062.爪T饺TL回集成周施密吸特触带发器桑74尸LS种146.秃2.毕2袭集成悉施密多特触墨发器施密芦特触仔发器仿应用爽很广钉，尸主要说有以敢下几献方面学：施密伟特触窃发器疲的应患用①波形嚼变换。可洗以将办边沿波变化抖缓慢晓的周奖期性利信号涌变换酒成矩掘形脉松冲。②脉冲住整形。将困不规档则的愿电压牵波形业整形征为矩吵形波会。若联适当旺增大笛回差上电压撒，可考提高坦电路统的抗点干扰外能力卸。图假(a加)为壳顶部绑有干严扰的敌输入获信号雪，图崇(b见)为摩回差鲜电压孔较小钳的输秆出波遵形，迁图灶(c恼)为塌回差采电压汉大于计顶部途干扰绘时的梳输出荒波形相。③脉冲伙鉴幅。图败6蹲-1司是是将一抚系列冈幅度职不同旷的脉键冲信券号加乌到施而密特葡触发蓝器输种入端必的波男形，驾只有赢那些瓶幅度完大于姐上触佩发电翅平U+的脉捕冲才梯在输膊出端低产生帐输出新信号锯。因员此，划通过民这一叫方法革可以血选出愧幅度恐大于园U葛+的价脉冲球，钢即对漏幅度粪可以蒸进行歉鉴别蛋。此外谦，施切密特朴触发把器还始可以灵构成足多谐木振荡着器等亏，是届应用参较广旨泛的间脉冲馋电路咳。图收6-掉1幅弟度鉴续别单稳减态触廉发器满在数汁字电钱路中古一般呜用于定时（产铺生一掀定宽毕度的危矩形物波）势、整形（把吉不规徐则的骄波形任转换兽成宽轮度、虏幅度品都相饼等的仔波形仙）以症及延时（把珠输入将信号乘延迟违一定荷时间册后输鲜出）真等。单稳夏态触砖发器混具有赛下列特点：（1）艳电路踩有一糟个稳浆态和池一个效暂稳雹态。（2喝）在朱外来趴触发矩脉冲谣作用涂下，栗电路转由稳餐态翻扑转到粉暂稳粱态。（3碌）暂宇稳态咬是一患个不刚能长厅久保苍持的则状态耻，经耐过一竹段时状间后移，电蜂路会奇自动淡返回众到稳宇态。琴暂稳健态的伐持续肆时间茧与触幻玉发脉权冲无浪关，秀仅决睡定于先电路互本身万的参搞数。用门盼电路芹组成束的单那稳态耗触发芒器6.姓3疲单稳榴态触镜发器（1）锯没有膏触发添信号掏时电车路工逮作在宇稳态当没歪有触款发信笑号时糠，ui为低嫂电平艺。因适为门脑G2的输怜入端堪经电弓阻R异接至递VDD，VA为高玩电平轿，因蔬此uo2为低屠电平蛾；门辉G1的两抗个输千入均诞为0给，其往输出逆uo1为高惩电平沟，电体容C侮两端辣的电奔压接举近为善0。伯这是福电路胁的稳冒态，腰在触叼发信害号到恳来之基前，杠电路尊一直蹦处于警这个座状态激：uo1＝1妙，uo2＝0慈。0011一.忆微分夫型单垂稳态糖触发卫器110（2默）外微加触苹发信灵号使柳电路值由稳满态翻乎转到晒暂稳领态当正瞧触发何脉冲ui到来翻时，忘门G1输出uo1由1罪变为友0。制由于魄电容阁电压浪不能沿跃变腹，uA也随魄之跳顶变到很低电缝平，僵使门罗G2的输绳出uO2变为踪蝶1。别这个刊高电轰平反笛馈到涨门G1的输馒入端嚼，此棕时即日使ui的触候发信淡号撤沃除，宗仍能除维持方门G1的低嚼电平裂输出场。但物是电启路的贸这种限状态遗是不弓能长质久保慕持的品，所会以称泛为暂输稳态属。暂陈稳态莫时，uo1＝0健，uo2＝1津。0011（3羊）电饿容充杰电使茶电路吹由暂订稳态屑自动宗返回蛇到稳储态在暂水稳态找期间伐，VDD经R和G1的导渴通工宴作管瞎对C充电肆，随月着充扮电的莲进行头，C上的寺电荷治逐渐音增多潮，使uA升高掘。当uA上升络到阈婆值电尺压UT时，尼G2的输偏出uo2由1薪变为械0。帅由于挺这时呈G1输入郑触发违信号表已经滔过去菊，G1的输分出状利态只斤由uo2决定爹，所痰以G1又返吊回到行稳定浙的高侄电平举输出膛。uA随之栋向正抗方向榜跳变愚，加塔速了锋G2的输节出向净低电逗平变化珍。最饮后使姻电路同退出卖暂稳赵态而虏进入范稳态艳，此律时uo1＝1变，uo2＝0涂。脉冲民宽度拘：tp=0练.7麦RC当ui的宽捷度很誓宽时迁，可阴在单寸稳态拥触发纽奉器的股输入陕端加誓一个RC微分椅电路债，否载则，写在电值路由拖暂稳流态返戚回到丑稳态呢时，建由于砍门G1被ui封住维了，匪会使uo2的下避降沿散变缓驳。电路翠改进稳态协时，ui＝1舍，G1、G2均导绒通。uo1＝0韵，uA＝0扰，uo2＝0终。ui负跳怪变到仔0时费，G1截止牲，uo1随之忘跳变冈到1鞠。由回于电械容电需压不恋能跃狗变，uA仍为涝0，蛮故门勤G2截止勇，uo2跳变会到1气。在么G1、G2截止挪时，C通过R和G1的导乡丰通管乳放电勒，使uA逐渐喇上升递。当uA上升鱼到管集子的丛开启反电压UT时，锅如果ui仍为秘低电翠平，喜G2导通窄，uo2变为掩0。浊当ui回到叶高电捉平后捆，G1导通抱，C又通桂过R和G1的导怕通管敌充电穿，电时路恢反复到惹稳定愈状态潜。TR-A、TR-B是触也发信悦号输白入端思，TR+是上沙升沿绣有效欣的触牙发信拔号输平入端腹。Rex曾t/Cex妥t、Cex阴t是外训接定饲时电幸阻和罪电容燥的连企接端改，外论接定扯时电响阻R（R=1眯.4咱kΩ围～4搭0k甚Ω）接在VCC和Rex揪t/Cex屯t之间坝，外魄接定窄时电征容C（C=1烟0p界F～锄10亭μF趟）接在Cex疤t（正轨）和Rex认t/Cex鹊t之间筑。7竹41扫21叠内部跨已设殊置了赖一个2k确Ω的定雀时电哨阻，Rin是其序引出只端，予使用滴时只详需将Rin与VCC连接裕起来碧即可富，不饼用时终则应私将Rin开路嗓。74滔12翅1的侨输出筒脉冲努宽度个：tp≈0矿.7RC集成茅单稳少态触滋发器TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度：tp≈0.32RC74乒12舱2的们输出末脉冲服宽度忧：tp≈栗0.越32RC§6.贡4锦多谐易振荡甘器特点泊：不卖需要爱外加其触发螺信号笋，电状路自恨激振科荡，小没有予稳态仆。用途炕：产现生脉堂冲方翁波。用门瓦电路央构成矮多谐朱振荡埋器一、冤对称睁式多弯谐振用荡器UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF2环形翁振荡蜂器假设Ui1=Uo3↑，则Uo1↓，Uo2↑。由梢于电目容两嫂端电牢压不战能突坚变，挨因此喘当Uo1发生↓时，Ui3也↓，从再而使Uo保持爱高电思平，辩即Uo1=UoL，Uo2=UoH，Uo=UoH，此际时为笛暂稳渴态Ⅰ。但罢此暂尚态不镜能长卸久维任持，句当Uo1输出拢低电授平时过电容C进行赞充电帆，等悟效电营路如延图(b失)所示岁(此裳处忽富略了登各个绿门的骗输出战电阻帽和输阻入电厌阻的线影响括)。酿随着C充电Ui3不断鸟上升雄，当Ui3≥UT后，弟电路个翻转碍为门G3导通善、门G1截止寺、门G2导通标的暂乒稳态丢Ⅱ。训这时Uo1=UoH，Uo2=UoL,Uo=UoL，电傲容C又将念放电烘，等些效电煌路如场图(c)所示熊。随升着C放电宁，Ui3不断屡下降水，当Ui3＜UT时电刺路又运会翻逆转到塔门G3截止看，门G1导通溜，门G2截止气的暂继稳态Ⅰ，并鼻重复汽以上溜过程甲。电湖路的布工作爹波形塘如图(d)所示劝。RC环型旷振荡么器主史要参飘数估棚算如镜下。令输出酸电压优幅值贿：振荡揭周期饼：图6捡-2给出汽了常蛇用的六两种宅多谐定振荡誉器电妖路。狸振荡眼周期烛均为T≈1劫.4RC，图(b)电路波中R1=R2=R(小窗于1置kΩ醉)，C1=C2=C=1愤00胡p铸F~疤10日0μF，案可输卸出对负称方紧波。裹这些爷电路汽的优遗点是煮结构须简单愧，饼调节掉频率射方便贪，但恳频率颈稳定挤度不称高。宅为了策提高疏振荡朝器的托频率植稳定份度，剑往往凤使用遭石英临晶体再多谐划振荡墙器。颠石英齐晶体威的固奖有谐隙振频俘率十签分稳日定，狐其符娃号及摊电抗惭频率洁特性唇分别如图针6-起3(a)、虹(b)所示荣，当刺频率曾为谐胳振频荡率f0时，蛾石英赛晶体冰的等坏效阻万抗最供小，染信号忠最容佳易通膨过，摇而其咽它频松率信五号均定被衰染减掉珍，因此心振荡融电路喷的工巧作频辜率仅牲决定搂于石稿英晶缘瑞体的哑谐振种频率f0，叫而与刚电路舰中的R、蜜C数值匀无关膏。石英遵晶体蝴多谐赵振荡搜器图洗6-丈2急常用雄的多嫁谐振宅荡器图6听-3详石扩英晶拴体(a)间符号驼；食(b)徒电抗抓频率尸特性图6舱-4为常掏用的仇几种锁石英抹晶体街振荡睛器，赵其中图(a)是将图6念-2派(b)对称栽多谐易振荡食器中貌的耦证合电真容C与晶涨体串掩接构齿成的云晶体忆多谐侍振荡滤器。图(b)是将图(a)中的坟耦合气电容扔改换盒成耦赢合电粒阻，造晶枯体振蚕荡频日率可捞在踪蝶1M纵Hz侦~2杰0为MH木z内呆选择谦。图(c)、违(d)为两诉种实伞用晶箭体多以谐振门荡器剑。图(c)中C2的作笛用是筝防止破寄生组振荡贼，R1、R2可在海0偿.7甚kΩ跌~2壁k佛Ω之宗间选裕择。龙实际满应用虹中，钻为了择改善秀输出沃波形东和增嗽强带势负载铅能力脱，通血常还盖在Uo输出何端再租加一初级反饱相器愈。图6稳-4乞几落种常奔用的深石英易晶体业振荡煤器6.涨5.走1库55横5定痰时器筒的电嗽路结卖构与急功能图东6-识5静55舅5旗定时销器电歌路结仔构6.躲5急55霸5定脂时器项及其刘应用图6羡-5中，顽比较穴器C1的输恳入端U6(接来引脚根6走)称见为阈伞值输依入端迫，手驶册上蹲用T忙H标庙注，伪比较骄器C2的输摊入端U2(接嫁引脚彻2)蝇称触吨发输馋入端瓶，手渴册上京用T停R标红注。纸C1和C2的参植考电萍压(墓电压畜比较粪的基佳准)UR1和UR2由电狼源UCC经三扫个5述kΩ乎的电掌阻分拴压给盒出。墙当控蛙制电怕压输祝入端UCO悬空冤时，究，扶；若UCO外接惕固定宅电压前，则蹦巨。RD为异隆步置璃0乱端球，只演要在RD端加距入低丈电平霉，则孔基本迅RS掘触发帖器就更置罢0，狂平时RD处于绿高电衰平。定时耍器的怜主要堡功能办取决冻于两昂个比识较器算输出闭对R挡S触招发器脏和放们电管直V1状态舒的控场制。当隙时贺，比突较器绸C1输出箭为遮0，扇C2输出暑为疤1，恋基本争RS毙触发顽器被贯置牵0，胶V1导通筋，Uo输出神为低乌电平睡。当择洗时，烧C1输出贵为咸1，薄C2输出覆为乳0，节基本颜RS孩触发生器被冰置召1，宫V1截止袖，Uo输出袋高电治平。漆当兔时士，C1和C2输出牲均为在1滨，则逃基本勉RS临触发衔器的筑状态倾保持怨不变干，因闷而V1和Uo输出望状态惧也维觉持不虏变。表依6-毕1旗55妇5定吨时器倍功能足表6.喘5.土2伞用5纯55分定时唯器接甜成的狼施密苹特触止发器（1层）当ui＝0时，旨由于惯比较怠器C狂1=裂1、征C2食=0母，触逃发器咱置1爹，即Q＝1月、，uo1且＝uo＝途1。ui升高康时，伪在未凉到达炊2V好CC眯/3喊以前插，uo1赔＝uo＝支1的煤状态墓不会怀改变惠。（1煮）当ui＝0时，剃由于渔比较都器C剪1=暂1、捆C2浅=0体，触当发器距置1悟，即Q＝1保、，uo1常＝uo＝象1。ui升高盯时，海在未梳到达蜜2V斑CC寸/3泼以前国，uo1竹＝uo＝六1的锯状态贵不会墨改变贫。（2反）ui升高到2V尚CC盈/3时，牲比较滤器C卵1输鬼出为派0、倡C2水输出仪为1喊，触蠢发器障置0祖，即Q＝0卸、，uo1险=uo=推0。阅此后淋，ui上升察到VCC父，然仅后再悲降低胀，但策在未虚到达滋VC弯C/瓣3以非前，uo1项＝uo＝蹄0的烈状态侄不会谨改变祸。（1宋）当ui＝0时，辱由于支比较离器C吴1=窃1、灭C2墨=0梨，触倡发器饮置1盗，即Q＝1奔、，uo1革＝uo＝道1。ui升高根时，毛在未眼到达移2V砍CC辜/3收以前钟，uo1粥＝uo＝演1的浅状态络不会吧改变灭。（2耀）ui升高到2V犯CC烤/3时，诊比较池器C框1输鱼出为巾0、允C2削输出题为1享，触都发器帆置0乎，即Q＝0兼、，uo1扒=uo=舌0。汤此后装，ui上升呼到VCC藏，然黑后再标降低移，但熊在未稀到达臣VC西C/帮3以苍前，uo1鹅＝uo＝招0的百状态榜不会骆改变律。（3客）ui下降到2V些CC蹈/3时，梨比较书器C梯1输锡出为支1、劣C2笼输出难为0级，触狼发器愿置1秒，即Q＝1糊、，uo1干=uo=板1。验此后骡，ui继续击下降搅到0剖，但uo1寺＝uo＝裂1的毒状态撇不会写改变乘。6.晶5.题3推用5学55映定时酱器接手成的刻单稳凶态触贯发器图飞6-丙6吉用饼55浇5瓣定时扁器构礼成的无单稳封触发拒器电都路图图坐6-尤7败用普55债5拳定时我器构忌成的韵单稳摘触发遍器波药形图1)透工蜂作原苹理①静止间期：触等发信郊号没矿有来烂到，Ui为高维电平糖。电锣源刚烧接通草时，嚼电路腾有一螺个暂摆态过钥程，担即电述源通悼过电出阻R向电康容C虾充电芹，字当UC上升使到栋时裳，R版S触床发器雪置表0，Uo=0晴，V1导通吉，因深此电烟容C酒又通瓶过导形电管辈V1迅速示放电背，直揭到UC=0火，电梅路进单入稳旬态。弊这时勤如果Ui一直序没有巨触发篇信号判来到阵，电姿路就捧一直凡处于Uo=0线的讨稳定贴状态窜。②暂稳勇态：外答加触扬发信呢号Ui的下蹲降沿危到达胜时，眨由于，R尿S触筋发器Q端置词1庸，因轮此Uo=1闻,译V1截止委，UCC开始浩通过扫电阻烛R向搅电容垮C充窑电。检随着秋电容惩C充认电的马进行贿，UC不断样上升痒，趋翠向值UC(∞慎)=UCC。Ui的触雕发负反脉冲严消失饥后，U2回到横高电纯平，郊在洁期间羞，R栗S触胶发器萌状态神保持湾不变战，因酷此，Uo一技直保选持高言电平歼不变福，电僻路维丸持在河暂稳盼态。魄但当乘电容C上的杰电压虎上升页到剂时，俘RS骆触发元器置详0苗，电雹路输拍出Uo=孝0，约V1导通按，此绕时暂颂稳态尤便结幕束，潮电路脂将返菠回到浇初始虑的稳汪态。③恢复佣期：V1导通幻玉后，附电容C通过酸V1迅速竹放电俱，使UC≈0政，电卡路又吗恢复丹到稳锅态，幻玉第二吵个触浙发信百号到产来时城，又扶重复线上述芒过程谋。输出俭电压Uo和电冬容C上电你压UC的工者作波肉形如劳图6-竭7所示愿。图忘6-款7雨用监55固5迫定时槽器构鸭成的怖单稳塞触发矩器波寨形图2)枕输茂出脉孔冲宽拉度TW输出蛇脉冲汗宽度TW是暂深稳态根的停默留时任间，悦根据才电容C的充种电过脱程可常知：图6-衬6所示夕电路右对输摊入触甩发脉吵冲的相宽度铸有一眉定要猜求，尾它沿必须帖小于TW。若捕输入雁触发狼脉冲煌宽度丛大于TW时，忍应在U2输入悄端加RiCi微分轮电路政。图健6-椅8骡用浴55漫5楼定时领器构炎成的岁多谐捞振荡育器电松路图6.逮5.彩4浸用5乱55挡定时厚器接周成的零多谐姿振荡蚂器图仅6-宫9逼用帮55氧5客定时现器构停成的炭多谐题振荡杂器挡波形缝图1)杂工蚀作原懒理多谐悔振荡掠器只陡有两错个暂晒稳态蚊。假准设当衫电源困接通让后，战电路稀处于玩某一泰暂稳段态，支电容C上电庸压UC略低睡于说，Uo输出鸦高电撒平，管V1截止损，电筐源UCC通过R1、R2给电涂容C充电涝。随匪着充翁电的四进行UC