第十章脈沖波形的產(chǎn)生和整形

1、第十章第十章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形脈沖波形的產(chǎn)生和整形學習要點學習要點n脈沖波形的基本概念、整形和產(chǎn)生電路脈沖波形的基本概念、整形和產(chǎn)生電路n施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作特點工作特點n分析電路的工作過程，等效電路，電路各點電分析電路的工作過程，等效電路，電路各點電壓波形，計算電路參數(shù)壓波形，計算電路參數(shù)n集成定時器集成定時器555555構(gòu)成的構(gòu)成的施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器觸發(fā)器和和多諧振蕩器多諧振蕩器電路、參數(shù)計算和波形分電路、參數(shù)計算和波形分析析第十章第十章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形脈沖波形的產(chǎn)生和整形n概述概述n施密特

2、觸發(fā)器施密特觸發(fā)器n單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n多諧振蕩器多諧振蕩器n集成定時器集成定時器555555及其應用及其應用n小結(jié)小結(jié)一一. 脈沖電路脈沖電路 概述概述n 脈沖信號脈沖信號 非正弦變化的電壓非正弦變化的電壓/ /電流信號電流信號( (一般指一般指矩形脈沖信號矩形脈沖信號) )產(chǎn)生和整形非正弦變化的電產(chǎn)生和整形非正弦變化的電壓壓/ /電流信號電流信號產(chǎn)生：利用脈沖振蕩器（多諧振蕩器）產(chǎn)生：利用脈沖振蕩器（多諧振蕩器）整形：對已有的周期信號進行整形和變換整形：對已有的周期信號進行整形和變換 （施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）（施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）n脈沖信號的獲取脈沖信號的獲取 常見脈沖

3、波形常見脈沖波形下一頁一一. 脈沖電路脈沖電路 概述（續(xù)概述（續(xù)1 1）n矩形脈沖信號的主要參數(shù)：矩形脈沖信號的主要參數(shù)： 脈沖周期脈沖周期 t t脈沖幅度脈沖幅度 u um m脈沖寬度脈沖寬度 t t w w上升時間上升時間 t t r r下降時間下降時間 t t f f占空比占空比 q=q=t t w w /t /tnrcrc電路的過渡過程電路的過渡過程過渡過程公式：過渡過程公式：)()()0()(ln)()0()()(/tuuuuteuuutut其中：其中： u(t)元件兩端在某一時刻元件兩端在某一時刻t的電壓值的電壓值 t 充充/放電至放電至u(t) 所需的時間所需的時間 一一. 脈沖

4、電路脈沖電路 概述（續(xù)概述（續(xù)2 2）n rcrc電路的過渡過程電路的過渡過程 rcrc電路特點：電路特點：1.1.電容電容c c上的電壓上的電壓u uc c不可突變不可突變 2.2.對簡單電路，時間常數(shù)為對簡單電路，時間常數(shù)為rcrc * *一階一階rcrc回路：回路：)()()0()(ln)()0()()(/tuuuuteuuutucccctccccccccudtdurcudtduciuiru解：解：求解一階微分方程得：求解一階微分方程得：其中：其中： uc(t)電容兩端在某一時刻電容兩端在某一時刻t的電壓值的電壓值 t 充充/放電至放電至u(t) 的所需時間的所需時間 n 波形特點：波形

5、特點：k a k a 對對c c充電充電k b ck b c放電放電一一. 脈沖電路脈沖電路 概述（續(xù)概述（續(xù)3 3）n 波形特點：波形特點：n 微分電路與積分電路：微分電路與積分電路：一一. 脈沖電路脈沖電路 概述（續(xù)概述（續(xù)4 4）n 微分電路與積分電路：微分電路與積分電路：微分電路微分電路積分電路積分電路電電路路型型式式電電路路方方程程電電壓壓波波形形）當oiioicouudtdurcdtudurcdtdurcriu ( ）當oiioicouudturcdtruucidtcuu ( 111idtcudtducirccc1 二. 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器n施密特觸發(fā)器的主要特點施密特觸發(fā)器

6、的主要特點: : (1) (1) 電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時所需的輸入電平不同。（有兩個閾值電壓）電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時所需的輸入電平不同。（有兩個閾值電壓） (2) (2) 能改善輸出波形能改善輸出波形, ,使輸出電壓波形邊沿變得很陡。使輸出電壓波形邊沿變得很陡。n施密特觸發(fā)器的邏輯符號施密特觸發(fā)器的邏輯符號n門電路組成的施密特觸發(fā)器門電路組成的施密特觸發(fā)器n其它的施密特觸發(fā)器其它的施密特觸發(fā)器n施密特觸發(fā)器的應用施密特觸發(fā)器的應用n例題例題施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 邏輯符號邏輯符號n邏輯符號邏輯符號n閾值電壓和傳輸特性閾值電壓和傳輸特性 * * 正向閾值電壓正向閾值電壓 v vt+ t+ ：輸入電壓從低電平上

7、升到高電平的閾值電壓輸入電壓從低電平上升到高電平的閾值電壓 負向閾值電壓負向閾值電壓 v vt-t- ：輸入電壓從高電平下降到低電平的閾值電壓輸入電壓從高電平下降到低電平的閾值電壓 回差電壓回差電壓 u= vu= vt+t+ v vt-t- * * 傳輸特性傳輸特性 （a)a)同相輸出同相輸出 (b)(b)反相輸出反相輸出門電路組成的施密特觸發(fā)器（門電路組成的施密特觸發(fā)器（1 1）n電路圖電路圖(p458 (p458 圖圖10.2.110.2.1） 組成及電路特點：組成及電路特點：兩級兩級cmoscmos反相器反相器 分壓電阻把輸出端的電壓反饋到輸入端分壓電阻把輸出端的電壓反饋到輸入端 輸出輸

8、出v v0 0為同相輸出端，輸出為同相輸出端，輸出v v0 0為反相輸出端為反相輸出端n原理分析原理分析( (設：設：v v0h0h=v=vdddd v vthth=1/2v=1/2vdddd r r1 1rvvt+t+ q=0 q=0 當當v vt-t-vvi ivvt+t+ q=0 q=0 當當v vi ivvt-t- q=1 q=1 當當v vt-t-vvi iv v v- - 輸出為輸出為1; v1; v+ + v v- - 輸出為輸出為0 )0 ) ; 0;31; 1;31:0;32; 1;32:222111scvtrscvtrcrcvthrcvthccccccccc集成定時器集成定

9、時器555_555_輸出及放電管狀態(tài)輸出及放電管狀態(tài)n集成定時器集成定時器555555nsrsr觸發(fā)器觸發(fā)器控制輸出端及放電管控制輸出端及放電管t td dccccccvvv323232導通不變截止0保持1td d管輸出(3腳)tr(2腳)th(6腳)ccccccvvv313131集成定時器集成定時器555_555_管腳圖及一般連接管腳圖及一般連接n集成定時器集成定時器555555管腳圖及一般連接管腳圖及一般連接 工作電壓（工作電壓（8 8腳）腳） 清零端（清零端（4 4腳）腳） 輸出端輸出端 （3 3腳）腳） 接地端（接地端（1 1腳）腳）555_555_構(gòu)成施密特觸發(fā)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器n5

10、55555構(gòu)成施密特觸發(fā)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器n工作原理工作原理* *當當v vi i1/3v1/3vcccc v v0 0 =1; =1; * *當當1/3v1/3vccccvvi i2/3v2/3v2/3vcccc v v0 0 =0; =0; * *當當1/3v1/3vccccvvi i2/3v2/3vcccc v v0 0 保持保持(=0)(=0)* *當當v vi i1/3 v1/3 vcccc v v0 0 =1=1n閾值電壓閾值電壓555555施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器_ _閾值電壓閾值電壓n閾值電壓閾值電壓圖圖(1)(1) 圖圖(2)(2)* *當當v vi i1/3v1/3vccc

11、c v v0 0 =1; =1; * *當當v vi i1/2v2/3v2/3vcccc v v0 0 =0; =0; * *當當v vi ivvc0c0 v v0 0 =0; =0; * *當當v vi i1/3 v1/3 vcccc v v0 0 =1 =1 * *當當v vi i1/2v1/2vc0c0 v v0 0 =1=1 有有: v: vt+t+ = 2/3v= 2/3vcc cc 有有: v: vt+t+ = v= vc0c0 v vt-t- = 1/3v= 1/3vcc cc v vt-t- = 1/2v= 1/2vc0c0555_555_構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n55

12、5555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n工作原理工作原理 接通電源后接通電源后v vi i=1(s=0),=1(s=0), u uc c(6(6腳腳)=1( r=1) v)=1( r=1) v0 0 =0=0 ( (此時此時,t,t管導通管導通,c,c經(jīng)經(jīng)(7(7腳腳)t)t管放電后管放電后r=0 vr=0 v0 0 =0=0保持不變保持不變) ) 當當v vi i (=0(=0觸發(fā)脈沖到來觸發(fā)脈沖到來) ) 有有(s=1) v(s=1) v0 0 =1 =1 進入暫穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài) 此時此時, v, vcc cc 經(jīng)經(jīng)r r對對c c充電充電, , 充電使充電使u uc c(6(6腳腳) )

13、電壓上升電壓上升, , 當當 u uc c =2/3v =2/3vcc cc 時時, v, v0 0 =0 =0 回到穩(wěn)態(tài)回到穩(wěn)態(tài) n脈沖寬度的計算脈沖寬度的計算555555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器計算脈沖寬度計算脈沖寬度n555555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器n脈沖寬度的計算脈沖寬度的計算rcrcvvvrctvvvvtccccccw1.13ln3/20ln)()()0()(ln555_555_構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器n555555構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器n工作原理工作原理（初態(tài)時：（初態(tài)時： v vc c =0 v=0 v0 0 =1=1） （1 1） v vcccc 經(jīng)經(jīng)r

14、r1 1、r r2 2 對對c c充電，充電使充電，充電使v vc c 上升。上升。 當當 v vc c =2/3v=2/3vcccc時時, v, v0 0 =0 =0 進入暫穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)1 1 （2 2）此時：）此時：t t管導通，管導通， c c經(jīng)經(jīng)r r2 2 到到t t管放電，放電使管放電，放電使v vc c 下降，當下降，當 v vc c =1/3v=1/3vcccc時，時， v v0 0 =1 =1 進入暫穩(wěn)態(tài)進入暫穩(wěn)態(tài)2 2 此時此時, v, vcc cc 經(jīng)經(jīng)r r1 1、r r2 2 重新對重新對c c充電充電, ,回到（回到（1 1）n計算脈沖周期和占空比計算脈沖周期和占

15、空比 555555多諧振蕩器多諧振蕩器計算脈沖周期和占空比計算脈沖周期和占空比n555555構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器n計算脈沖周期計算脈沖周期t = tt = t1 1（充電）（充電）+ t+ t2 2（放電）（放電）2ln3/103/20ln)()()0()(ln2ln)(3/23/1ln)()()()0()(ln22221211crvvcrtvvvvtcrrvvvvcrrtvvvvtcccccccccccccrrcrrttt)2(7 .02ln)2(212121555555多諧振蕩器多諧振蕩器計算脈沖周期和占空比計算脈沖周期和占空比( (續(xù)續(xù)) )n計算脈沖周期計算脈沖周期t = tt

16、 = t1 1（充電）（充電）+ t+ t2 2（放電）（放電）2ln 2ln)(22211crtcrrt21212121122ln)2(2ln)(rrrrcrrcrrttqn占空比占空比q:q:crrcrrttt)2(7 .02ln)2(212121n占空比占空比q q可調(diào)的可調(diào)的555555多諧振蕩器多諧振蕩器占空比可調(diào)的占空比可調(diào)的555555多諧振蕩器多諧振蕩器n電路圖（部分）電路圖（部分）2ln3/103/20ln2ln3/23/1ln222111crvvcrtcrvvvvcrtcccccccccccccrrcrrttt)(7 .0 2ln)(21212121121112ln)(2l

17、nrrrcrrcrttqn計算脈沖周期計算脈沖周期t = tt = t1 1（充電）（充電）+ t+ t2 2（放電）（放電）六六. . 小結(jié)和要求小結(jié)和要求n掌握掌握施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器的工作特點和應用的工作特點和應用n掌握掌握單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點和應用的工作特點和應用n掌握掌握多諧振蕩器多諧振蕩器的工作特點和應用的工作特點和應用n掌握掌握555555定時器定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的電路圖、參數(shù)計算和畫波形圖多諧振蕩器的電路圖、參數(shù)計算和畫波形圖n施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的典型電施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

18、、多諧振蕩器的典型電路、參數(shù)計算、波形圖路、參數(shù)計算、波形圖六六. . 小結(jié)和要求（續(xù)小結(jié)和要求（續(xù)1 1）n主要參數(shù)的計算主要參數(shù)的計算 * * 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器（ v vt+t+ 、 v vt-t- ；輸出波形圖）；輸出波形圖） 對對555: (555: (1)1) v vt+t+ =2/3 v=2/3 v cc cc 、 v vt-t- =1/3 v=1/3 v cc cc (2) (2) v vt+t+ =v=vc0c0 、 v vt-t- = 1/2 v= 1/2 vc0c0 * * 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（脈沖寬度（脈沖寬度t tw w ） 對對555555：t tw w =rcln3 =1.1rc =rcln3 =1.1rc * * 多諧振蕩器多諧振蕩器（脈沖周期（脈沖周期t t、占空比、占空比q q） 對對555: (1) t=555: (1) t=（r r1 1+2r+2r2 2）ln2=0.7(rln2=0.7(r1 1+2r+2r2 2） q= rq= r1 1+r+r2 2 cln2/0