《數(shù)字電路波形整形》ppt課件

1、觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形的研討觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形的研討現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)1掌握用集成門電路構(gòu)成施密特觸掌握用集成門電路構(gòu)成施密特觸 發(fā)器根本方法。發(fā)器根本方法。2掌握集成施密特觸發(fā)器在波形整掌握集成施密特觸發(fā)器在波形整 形電路中的作用。形電路中的作用。現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 在數(shù)字系統(tǒng)中，在數(shù)字系統(tǒng)中， 通常需求一定幅度和寬度通常需求一定幅度和寬度的矩形脈沖，獲取脈沖信號(hào)的方法：的矩形脈沖，獲取脈沖信號(hào)的方法： 利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生；利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生； 利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合利用脈沖整形電路將非矩形脈沖變換成符合要求的矩形脈沖。要求

2、的矩形脈沖?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換中經(jīng)施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換中經(jīng)常運(yùn)用的一種電路，它是具有滯后特常運(yùn)用的一種電路，它是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門，且受電源限制，可性的數(shù)字傳輸門，且受電源限制，可對(duì)輸入波形進(jìn)展變換和整形。閾值電對(duì)輸入波形進(jìn)展變換和整形。閾值電壓壓UT1、UT2和回差電壓和回差電壓UT是其是其主要參數(shù)。主要參數(shù)。施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓值電壓UT+和負(fù)向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓UT-，二者的差值稱為回差電壓二者的差值稱為回差電壓UT。輸出電。輸出電平的變化滯后于輸

3、入，構(gòu)成回環(huán)。平的變化滯后于輸入，構(gòu)成回環(huán)。 不同于其它的各類觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器不同于其它的各類觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器屬于屬于“電平觸發(fā)型電路，觸發(fā)信號(hào)電平觸發(fā)型電路，觸發(fā)信號(hào)Vin可以可以是變化緩慢的模擬信號(hào)是變化緩慢的模擬信號(hào), Vin達(dá)某一電平值時(shí)，達(dá)某一電平值時(shí)，輸出電壓輸出電壓VOUT突變。突變。 施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：施密特觸發(fā)器的特點(diǎn)：現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) 輸入信號(hào)添加和減小時(shí)，電路有不同的閾值電壓。普通反相器和施密特反相器的比較普通反相器和施密特反相器的比較AY1普通反相器普通反相器uAUTHuYTTL：1.4 VCMOS：DD21V施密特反相器施密特反相器AYuAUT+UT上限閾值

4、電壓上限閾值電壓下限閾值電壓下限閾值電壓uY回差電壓：回差電壓： TTTUUU現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)反向傳輸反向傳輸同向傳輸同向傳輸施密特觸發(fā)器的傳輸特性及輸入輸出波形施密特觸發(fā)器的傳輸特性及輸入輸出波形現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)vItOvOtOVTVT用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形變換波形變換波形變換將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。將輸入的正弦波、三角波、鋸齒波等變換成矩形波輸出。施密特觸發(fā)器的運(yùn)用施密特觸發(fā)器的運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)vItOvOtOVTVT用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形整形(a)vItOvOtOVTVT(b)vItOvOtOVTVT(c)脈沖整形脈沖整形當(dāng)矩形脈沖經(jīng)過傳輸后因以下緣由發(fā)生畸

5、變，可經(jīng)過施密當(dāng)矩形脈沖經(jīng)過傳輸后因以下緣由發(fā)生畸變，可經(jīng)過施密特觸發(fā)器的整形獲得稱心的矩形脈沖波形。特觸發(fā)器的整形獲得稱心的矩形脈沖波形。 (a) 傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；傳輸線上電容較大，波形的上升沿和下降沿變壞；(b) 阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產(chǎn)生振蕩；阻抗不匹配，波形的上升沿和下降沿產(chǎn)生振蕩；(c) 遭到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲。遭到干擾，脈沖波形上疊加有噪聲?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)脈沖鑒幅vItOvOtOVTVT 脈沖鑒幅脈沖鑒幅只需當(dāng)輸入脈沖信號(hào)的幅度大于施密特觸發(fā)器上限觸發(fā)電只需當(dāng)輸入脈沖信號(hào)的幅度大于施密特觸發(fā)器上限觸發(fā)電平常，在輸出端

6、才產(chǎn)生輸出信號(hào)。平常，在輸出端才產(chǎn)生輸出信號(hào)?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)電路中兩級(jí)反電路中兩級(jí)反相器串聯(lián)，分相器串聯(lián)，分壓電阻壓電阻RW1RW1、R4R4將輸出端的將輸出端的電壓反響到輸電壓反響到輸入端對(duì)電路產(chǎn)入端對(duì)電路產(chǎn)生影響。生影響。反相器反相器CD4069組成的施密特觸發(fā)器組成的施密特觸發(fā)器 *TH4W1TV)RR1 (VTH4W1TV)RR1 (V本實(shí)驗(yàn)中本實(shí)驗(yàn)中: VT+為為 (2.5V4.775V) VT-為為 (0.225V2.5V)留意：留意： RW1應(yīng)小于應(yīng)小于R4。正向閾值電壓正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓負(fù)向閾值電壓 施密特觸發(fā)器的電路實(shí)現(xiàn)施密特觸發(fā)器的電路實(shí)現(xiàn)1用兩級(jí)用兩級(jí)CMOS反相

7、器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器(實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)1)Vin=0，G1、G2門為正反響，門為正反響，Vout=VoL=0。Vin=1，G1、G2在正反響的作用在正反響的作用下，使電路形狀下，使電路形狀迅速變化迅速變化Vout=VoH=1。* 以上施密特觸發(fā)器的閾值電壓可調(diào)嗎？以上施密特觸發(fā)器的閾值電壓可調(diào)嗎？可調(diào)可調(diào)現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD4069引腳圖引腳圖六反相器六反相器CD4069現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD40106引腳圖引腳圖六施密特觸發(fā)器六施密特觸發(fā)器現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) CD40106是具有施密特功能的六反相器。是具有施密特功能的六反相器。 施密特施密特觸發(fā)器具有上限閾值電壓和下限閾

8、值電壓的特性，觸發(fā)器具有上限閾值電壓和下限閾值電壓的特性，且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾且受電源限制。在不同的電源電壓下，有不同的閾值。門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)值。門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器和集成施密特觸發(fā)器根據(jù)其特點(diǎn)不同可以運(yùn)用到不同的場(chǎng)所。器根據(jù)其特點(diǎn)不同可以運(yùn)用到不同的場(chǎng)所。2 2集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器CD40106的主要靜態(tài)參數(shù)的主要靜態(tài)參數(shù)電參數(shù)電參數(shù)稱號(hào)稱號(hào)符號(hào)符號(hào)測(cè)試條件測(cè)試條件參參 數(shù)數(shù)單位單位VDD最小值最小值最大值最大值上限閾值上限閾值電壓電壓VT+510152.24.66.83.67.110.8V下限閾值下限閾值電壓電壓VT51015

9、0.92.54 2.85.27.4V滯回滯回電壓電壓 VT510150.31.21.61.63.45V現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)CD40106測(cè)試電路測(cè)試電路*V現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)VDD=+5V， VT+ 為為2.23.6V,典型值為典型值為2.9V ;VT 為為0.92.8V,典型值為典型值為1.9V。實(shí)驗(yàn)中：實(shí)驗(yàn)中：V=(10K/16.8K) 5V 3 V輸入信號(hào)疊加在輸入信號(hào)疊加在3V直流電平上。提直流電平上。提高觸發(fā)的靈敏度。高觸發(fā)的靈敏度。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、利用所給器件，實(shí)現(xiàn)、利用所給器件，實(shí)現(xiàn)CMOS門電路組成的施密特觸門電路組成的施密特觸發(fā)器。輸入端接發(fā)器。輸入端接2kHz、V

10、PP=10V帶載實(shí)測(cè)的三角帶載實(shí)測(cè)的三角波信號(hào)，改動(dòng)波信號(hào)，改動(dòng)RW1的阻值，用的阻值，用雙蹤示波器觀測(cè)兩組雙蹤示波器觀測(cè)兩組Vin和和Vout的波形變化情況的波形變化情況 (丈量時(shí)丈量時(shí)將兩個(gè)波形的參考點(diǎn)調(diào)至重將兩個(gè)波形的參考點(diǎn)調(diào)至重合。畫出輸入、輸出波形，合。畫出輸入、輸出波形，并標(biāo)出并標(biāo)出VT+及及VT?，F(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)討論并闡明討論并闡明RW1的改動(dòng)與輸出變化的關(guān)系。的改動(dòng)與輸出變化的關(guān)系。 2、用CD40106實(shí)現(xiàn)集成施密特觸發(fā)器整形電路。輸入端Vin接2kHz的正弦波，按表下中所給不同幅度的輸入情況，觀測(cè)輸出Vout，并將輸出的結(jié)果填入表中。輸入信號(hào)幅度輸入信號(hào)幅度V V帶載實(shí)測(cè)帶

11、載實(shí)測(cè)1.64.04.85.666.4輸出信號(hào)幅度輸出信號(hào)幅度V V 現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)討論并闡明輸入信號(hào)幅度的改動(dòng)與輸出變化的關(guān)系。討論并闡明輸入信號(hào)幅度的改動(dòng)與輸出變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)電路板實(shí)驗(yàn)電路板現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)留意電源的銜接四、本卷須知四、本卷須知1、正確銜接、正確銜接10V電源。電源。2、用雙蹤示波器觀測(cè)施密特觸發(fā)器閾值電壓時(shí)，、用雙蹤示波器觀測(cè)施密特觸發(fā)器閾值電壓時(shí)，使兩個(gè)波形的地線重合可以便于觀測(cè)數(shù)據(jù)。使兩個(gè)波形的地線重合可以便于觀測(cè)數(shù)據(jù)。3、測(cè)試電壓時(shí)應(yīng)留意衰減比例調(diào)整。、測(cè)試電壓時(shí)應(yīng)留意衰減比例調(diào)整。 示波器探頭調(diào)在示波器探頭調(diào)在X10擋，衰減比例調(diào)整為擋，衰減比例調(diào)整為10：14、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)無實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，應(yīng)先檢查電源能否、實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)無實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，應(yīng)先檢查電源能否銜接正確，再檢查電路銜接能否正確。銜接正確，再檢查電路銜接能否正確。5、波形圖應(yīng)畫在同一縱坐標(biāo)下。、波形圖應(yīng)畫在同一縱坐標(biāo)下。現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)思索題思索題1 1、施密特觸發(fā)器的閾值電平都是固定、施密特觸發(fā)器的閾值電平都是固定