脈沖波形的產(chǎn)生與變換ppt課件

1、9.1 多諧振蕩器多諧振蕩器 多諧振蕩器多諧振蕩器能產(chǎn)生矩形脈沖波的自能產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器。激振蕩器。 9.1由門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1.1.由奇數(shù)個(gè)非門(mén)組成的多諧振蕩器由奇數(shù)個(gè)非門(mén)組成的多諧振蕩器 利用門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)非門(mén)利用門(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)非門(mén)首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的多諧振蕩器首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的多諧振蕩器環(huán)行振蕩器環(huán)行振蕩器: :111u1u2u30tu3缺陷缺陷: : 因門(mén)電路傳輸延遲時(shí)間很短因門(mén)電路傳輸延遲時(shí)間很短10nS10nS左右，所左右，所以振蕩頻率太高以振蕩頻率太高, ,

2、并且不可調(diào)整。并且不可調(diào)整。9.1.1由門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器由門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器2 2、RCRC環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器0(a) 電路圖&ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RSC uo(ui1)uo2ui3tttt(b) 波形圖000G1G2&G3 ui2(uo1)UTt1t2t30(a) 電路圖&ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RSC uo(ui1)uo2ui3tttt(b) 波形圖000G1G2&G3 ui2(uo1)UTt1t2t3在在t1時(shí)辰，時(shí)辰，ui1uo由由0變?yōu)樽優(yōu)?，于是，于是uo1ui2由由1變?yōu)樽優(yōu)?，uo2由由0變?yōu)樽?/p>

3、為1。由于電容電壓不能躍變，故。由于電容電壓不能躍變，故ui3必定跟隨必定跟隨ui2發(fā)生負(fù)跳發(fā)生負(fù)跳變。這個(gè)低電平堅(jiān)持變。這個(gè)低電平堅(jiān)持uo為為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，uo2高電平經(jīng)過(guò)電阻高電平經(jīng)過(guò)電阻R對(duì)電容對(duì)電容C充電，使充電，使ui3逐漸上升。在逐漸上升。在t2時(shí)辰，時(shí)辰，ui3上升到門(mén)電路的閾值電壓上升到門(mén)電路的閾值電壓UT，使，使uoui1由由1變?yōu)樽優(yōu)?，uo1ui2由由0變?yōu)樽優(yōu)?，uo2由由1變?yōu)樽優(yōu)?。同樣由。同樣由于電容電壓不能躍變，故于電容電壓不能躍變，故ui3跟隨跟隨ui2發(fā)生正跳變。這個(gè)高電平堅(jiān)發(fā)生

4、正跳變。這個(gè)高電平堅(jiān)持持uo為為0。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)終了，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)終了，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。第一暫穩(wěn)態(tài)及其自第一暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的任務(wù)過(guò)程動(dòng)翻轉(zhuǎn)的任務(wù)過(guò)程造 成 振 蕩 器 自 動(dòng) 翻 轉(zhuǎn) 的 原 因 是 電 容 C 的 充 放 電 。0(a) 電路圖&ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RSC uo(ui1)uo2ui3tttt(b) 波形圖000G1G2&G3 ui2(uo1)UTt1t2t39.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 1電路有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 2在外來(lái)觸發(fā)脈沖作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。 3暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長(zhǎng)久堅(jiān)

5、持的形狀，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)前往到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的繼續(xù)時(shí)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決議于電路本身的參數(shù)。uiCuA1(a) 電路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11 1沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路任務(wù)在穩(wěn)態(tài)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路任務(wù)在穩(wěn)態(tài)當(dāng)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，當(dāng)沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，uiui為低電平。由于門(mén)為低電平。由于門(mén)G2G2的輸入端經(jīng)電阻的輸入端經(jīng)電阻R R接接至至VDDVDD，VAVA為高電平，因此為高電平，因此uo2uo2為低電平；門(mén)為低電平；門(mén)G1G1的兩個(gè)輸入均為的兩個(gè)輸入均為0 0，其輸出其輸出uo1uo1為高電平，電容為高電平，電容C C兩

6、端的電壓接近為兩端的電壓接近為0 0。這是電路的穩(wěn)。這是電路的穩(wěn)態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)到來(lái)之前，電路不斷處于這個(gè)形狀：態(tài)，在觸發(fā)信號(hào)到來(lái)之前，電路不斷處于這個(gè)形狀：uo1uo11 1，uo2uo20 0。0011uiCuA1(a) 電路(b) 波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP100113電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)前往到穩(wěn)態(tài)電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)前往到穩(wěn)態(tài)在暫穩(wěn)態(tài)期間，在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)經(jīng)R和和G1的導(dǎo)通任務(wù)管對(duì)的導(dǎo)通任務(wù)管對(duì)C充電，隨著充電充電，隨著充電的進(jìn)展，的進(jìn)展，C上的電荷逐漸增多，使上的電荷逐漸增多，使uA升高。當(dāng)升高。當(dāng)uA上升到閾

7、值電上升到閾值電壓壓UT時(shí)，時(shí)，G2的輸出的輸出uo2由由1變?yōu)樽優(yōu)?。由于這時(shí)。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號(hào)曾輸入觸發(fā)信號(hào)曾經(jīng)過(guò)去，經(jīng)過(guò)去，G1的輸出形狀只由的輸出形狀只由uo2決議，所以決議，所以G1又前往到穩(wěn)定的又前往到穩(wěn)定的高電平輸出。高電平輸出。uA隨之向正方向跳變，加速了隨之向正方向跳變，加速了G2的輸出向低電平的輸出向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)uo11，uo20。脈沖寬度：tp=0.7RC二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的運(yùn)用二單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的運(yùn)用1延時(shí)延時(shí)圖中，圖中，v/O的下降沿比的下降沿比vI的下的下降沿滯后了時(shí)間降沿滯后了時(shí)間tW。

8、2定時(shí)定時(shí)當(dāng)當(dāng)v/O=1時(shí)，與門(mén)翻開(kāi)，時(shí)，與門(mén)翻開(kāi)，vO= vF。當(dāng)。當(dāng)v/O=0時(shí)，時(shí)，與門(mén)封鎖，與門(mén)封鎖，vO為低電平。為低電平。與門(mén)翻開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)與門(mén)翻開(kāi)的時(shí)間是單穩(wěn)輸出脈沖輸出脈沖v/O的寬度的寬度tW。1&vIvO單穩(wěn)與門(mén)vFOvvItWvOvFOv一、一、555定時(shí)器的電路構(gòu)造定時(shí)器的電路構(gòu)造9.3 集成集成555定時(shí)器定時(shí)器電壓比較器的功能：電壓比較器的功能： v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0由以下幾部分組成：由以下幾部分組成：1三個(gè)三個(gè)5k電阻組電阻組成的分壓器。成的分壓器。2兩個(gè)電壓比較器兩個(gè)電壓比較器 C1和和C2。C1v+vvOCC&1RSG5

9、k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)3根本RS觸發(fā)器，4放電三極管T及緩沖器G。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR電路符號(hào)二任務(wù)原理二任務(wù)原理14腳為復(fù)位輸入端 RD ，當(dāng)RD為低電平常，不論其他輸入端的形狀如何，輸出vo為低電平。正常任務(wù)時(shí)，應(yīng)將其接高電平。25腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C

10、2的比較電壓分別為2/3VCC 和1/3VCC 。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,放電端(1)1/3VCC2/3VCC32腳為觸發(fā)輸入端，腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器控制比較器C1和和C2的輸出，從而控制的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決議輸觸發(fā)器，決議輸出形狀。出形狀。CC&1RSG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2O(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入O(7)vT,

11、放電端(1)1/3VCC2/3VCC閾值閾值輸入輸入閾值閾值輸入輸入復(fù)復(fù)位位輸輸出出vI1vI2RDvo2/3VCC2/3VCC2/3VCC1/3VCC1/3VCC1/3VCC0111010不不變變功能表功能表0vctvo0t二、二、 用用555555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器1. 1. 電路組成及任務(wù)原理電路組成及任務(wù)原理26VCCRDO5 55 55 53vI2I1v84v7RRVCC12C150.01FC1vCP2/3VCC1/3VCCCR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCR2ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a) 電路(b)

12、 工作波形接通接通VCC后，后，VCC經(jīng)經(jīng)R1和和R2對(duì)對(duì)C充電。當(dāng)充電。當(dāng)uc上升到上升到2VCC/3時(shí)，時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，C經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)R2和和T放電，放電，uc下降。當(dāng)下降。當(dāng)uc下降到下降到VCC/3時(shí)，時(shí)，uo又由又由0變?yōu)樽優(yōu)?，T截止，截止，VCC又經(jīng)又經(jīng)R1和和R2對(duì)對(duì)C充電。如此反充電。如此反復(fù)上述過(guò)程，在輸出端復(fù)上述過(guò)程，在輸出端uo產(chǎn)生了延續(xù)的矩形脈沖。產(chǎn)生了延續(xù)的矩形脈沖。CR1uc8 47 3 6 5552 5 10.01FuoVCCR2ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a) 電路(b) 工作波形tp 10 .7 ( R1+ R2) C第二個(gè)暫

13、穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2VCC/3放電下降到VCC/3所需的時(shí)間：tp20.7R2C振蕩周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C1無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路任務(wù)在穩(wěn)定形狀路任務(wù)在穩(wěn)定形狀 當(dāng)當(dāng)vI=1時(shí)，電路任務(wù)在穩(wěn)定時(shí)，電路任務(wù)在穩(wěn)定形狀，即形狀，即vO=0，vC=0。二二 用用555555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1. 1. 電路組成及任務(wù)原理電路組成及任務(wù)原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC15vCvIRC0.011F2 2vIvI下降沿觸發(fā)下降沿觸發(fā) 當(dāng)當(dāng)vIvI下降沿到達(dá)時(shí)，下降沿到達(dá)時(shí)，vOvO由由0 0跳變?yōu)樘優(yōu)? 1，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。態(tài)。2Ov3CCOtVOtCvOItv(3)vV1/3VCCSC C(8)&C&I2C(7)I5k放電端5k(1)C2/3VGR5kvv1CR2v(6)C C1I1T&(2)v(4)O3暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)1=RC，vC由0V開(kāi)場(chǎng)增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路堅(jiān)持暫穩(wěn)態(tài)不變。26VCCRDO5553vI2I1v84v7