数字电路与系统 （第4版） 课件【ch06】脉冲波形的产生与变换

脉冲波形的产生与变换第六章集成电路科学与工程系列教材数字电路与系统(第4版)矩形脉冲信号的基本参数0101矩形脉冲信号的基本参数按照波形的不同，脉冲波形可分为矩形波、梯形波与锯齿波等。数字电路中使用的脉冲信号大多是按一定电压幅度与一定时间间隔(周期)产生的矩形波，其理想波形如图6.1所示。在同步时序电路中，作为时钟信号的矩形脉冲控制和协调整个系统的工作。因此，时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常工作。555定时器0202555定时器555定时器应用极为广泛，是一种模拟、数字混合式中规模集成电路。该电路使用灵活方便，只要在555定时器芯片外部某些引脚处加上适当的电阻、电容等定时元件，就可以方便地构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路，从而组成脉冲波形的产生与变换电路。该器件的电压范围为3~18V,常用型号为NE555、C7555或5G555,可提供与TTL、CMOS电路兼容的逻辑电平。图6.2给出了555定时器的芯片内部电路图、引脚图及符号图。02555定时器施密特触发器0303施密特触发器555定时器构成的施密特触发器将555定时器的值输入端(6脚)和触发输入端(2脚)接在一起作为电路输入端,放电端(7脚)通过上拉电阻Rl接到电源Vdd，Vco(5脚)悬空，即可构成如图6.4(a)所示的施密特触发器。当Vi加入如图6.4(b)所示的三角波时，555输出端就会得到整形后的矩形脉冲波形。03施密特触发器555定时器构成的施密特触发器03施密特触发器门电路构成的施密特触发器将两级CMOS反相器G1、G2串接，同时通过分压电阻R1、R2把输端的电反馈到输入端，可以构成如图6.5所示的施密特触发器电路。最大项与最小项的关系TTL集成施密特触发器74LS132是一种典型的集成施密特触发器,其内部包括4个相独立的两输入施密特触发器与非门。图6.7为TTL集成施密特发器74LS132的芯片引脚图逻辑符号图和一个施密特与非门的电路图。电路由输入级、施密特电路级(中间级)和输出级三部分组成。输入级是两输入的二极管与门电路:中间级是具有回差特性的施密特触发器;输出级具有逻辑非的功能。集成施密特触发器03施密特触发器最大项与最小项的关系03施密特触发器集成施密特触发器最大项与最小项的关系1.脉冲波形整形利用施密特触发器，可对畸变了的波形进行整形，得到有理想上升沿、下降沿的矩形波。2.波形变换利用施密特触发器的回差特性，可将正弦波等缓慢变化的波形变换成矩形脉冲。3.幅度鉴别幅度鉴别是从一连串幅度不等的波形中，利用施密特触发器的回差特性，鉴别出幅度较大的波形来。施密特触发器的应用03施密特触发器单稳态触发器0404单稳态触发器图6.14示出了由TTL与非门及定时元件R、C构成的微分型单稳态触发器及工作波形。TTL与非门组成的微分型单稳态触发器04单稳态触发器555定时器构成的单稳态触发器04单稳态触发器根据电路的工作状态，集成单稳态触发器可分为非重复触发和可重复触发两种。1.非重复触发单稳态触发器74121非重复触发单稳态触发器，是指单稳态触发器在触发信号作用下进入暂稳态后，不再受新的触发信号的影响。74121是一个具有施密特触发器输入的单稳态触发器，具有很强的抗干扰能力，对触发信号的沿要求不高。图6.17示出了非重复触发单稳态触发器74121的国际标准符号引脚图和惯用符号。图6.18为74121的工作波形图。74121的功能表见表6.2。集成单稳态触发器04单稳态触发器04单稳态触发器04单稳态触发器2.可重复触发单稳态触发器74122可重复触发单稳态触发器，是指单稳态在触发信号作用下进入暂稳态后，仍能触发信号，重新开始暂稳态。图6.19给出了可重复触发单稳态触发器74122的国际标引脚图和惯用符号。图6.20为74122的工作波形图，表6.3为74122的功能表。集成单稳态触发器04单稳态触发器04单稳态触发器04单稳态触发器利用单稳态触发器被触发后由稳态进入了暂稳态，暂稳态持续工时间后自动回到稳态的特性，在脉冲整形、定时或延时方面得到广泛应用。1.脉冲整形及变换利用单稳态触发器可以将脉冲波形展宽，如图6.22(a)所示;也可以将脉冲波形变窄，如图6.22(b)所示;还可以将不规则波形变成矩形脉冲，如图6.22(c)所示。单稳态触发器的应用04单稳态触发器04单稳态触发器2.定时04单稳态触发器3.延时多谐振荡器0505多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡电路，其特点如下。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态;多谐振荡器不需外加触发信号，接通电源后就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲输出。本节介绍555定时器构成的多谐振荡器、TTL与非门构成的多谐振荡器、石英晶体振荡器以及用施密特触发器构成的多谐振荡器。多谐振荡器的符号图如图6.30所示。最大项与最小项的关系555定时器构成的多谐振荡器05多谐振荡器最大项与