數(shù)字電子技術脈沖波形的產生與整形

1、CH8CH8 波形變換、脈沖產生波形變換、脈沖產生和定時電路和定時電路 在前面各章的討論中，常常需要用到各種幅度、寬在前面各章的討論中，常常需要用到各種幅度、寬度以及具有陡峭邊沿的度以及具有陡峭邊沿的脈沖信號脈沖信號，如觸發(fā)器就需要，如觸發(fā)器就需要時鐘時鐘脈沖（脈沖（CP），等等。事實上，現(xiàn)代電子系統(tǒng)都離不開脈，等等。事實上，現(xiàn)代電子系統(tǒng)都離不開脈沖信號。獲取這些脈沖信號的方法通常有兩種：沖信號。獲取這些脈沖信號的方法通常有兩種：直接直接產生產生； 利用已有信號利用已有信號變換變換得到。得到。 與產生模擬信號要用模擬振蕩器一樣，產生脈沖信與產生模擬信號要用模擬振蕩器一樣，產生脈沖信號要用號要用

2、脈沖振蕩器脈沖振蕩器。 脈沖波形變換則包括脈沖波形變換則包括脈沖寬度、幅脈沖寬度、幅度、相位及上升和下降時間等等度、相位及上升和下降時間等等的改變，通過變換，使的改變，通過變換，使這些特性符合要求。這些特性符合要求。 本章將介紹常用的脈沖變換電路本章將介紹常用的脈沖變換電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和和施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器，脈沖產生電路，脈沖產生電路多諧振蕩器多諧振蕩器，和一，和一種多用途的定時電路種多用途的定時電路555定時器定時器。 掌握脈沖電路的基本分析方法掌握脈沖電路的基本分析方法 掌握常用脈沖電路的工作原理掌握常用脈沖電路的工作原理 掌握幾種集成電路的應用掌握幾種集成電路的應用 理

3、解雙穩(wěn)態(tài)理解雙穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)單穩(wěn)態(tài)無穩(wěn)態(tài)等幾種電路無穩(wěn)態(tài)等幾種電路 原理的內在聯(lián)系原理的內在聯(lián)系Email me please if you have any questions: win_ 脈沖電路分析的關鍵脈沖電路分析的關鍵 微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、晶體振蕩器、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、晶體振蕩器、 555定時器的基本原理定時器的基本原理74221、4538、4098、74HC14、555 等集成電路的應用等集成電路的應用8.1.1 8.1.3 8.1.2 8.1.4 8.1.1 RC積分電路積分電路 電路條件：電路條件： = RC tW tW輸入脈沖寬度輸入脈沖寬度tW 8.1.1 RC微分電路微分電

4、路 電路條件：電路條件： = RC tW tW輸入脈沖寬度輸入脈沖寬度tW8.1.2 A以微分型為例以微分型為例8.1.2 ABABQQVth 8.1.2 ABABQQVth 8.1.2 ABABQQVth 穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)穩(wěn)穩(wěn) 態(tài)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)8.1.2 ABABQQVth tWtre暫穩(wěn)態(tài)時間暫穩(wěn)態(tài)時間恢復時間恢復時間8.1.2 AB計算計算 tW及及tre運用運用“三要素法三要素法”： UB(0+)= VCC UB()= 0=RC（忽略其他電阻） uB(t)= UB()+ UB(0+)UB() = VCCtete若 Vth=VCC則 tW 0.7=0.7RC tre=(35)re 試設計一自動

5、延時樓道照明燈。試設計一自動延時樓道照明燈。幾點討論：幾點討論：反饋環(huán)節(jié)也可采用反饋環(huán)節(jié)也可采用RC積分電路（見習題積分電路（見習題6-5）。）。若采用若采用TTL門電路，為保證穩(wěn)態(tài)時門門電路，為保證穩(wěn)態(tài)時門2輸入低電平，電輸入低電平，電阻阻R必須小于某一數(shù)值。采用必須小于某一數(shù)值。采用 CMOS 電路無此限制。電路無此限制。為減小恢復時間為減小恢復時間tre，可在，可在R上并聯(lián)一個二極管，給電容上并聯(lián)一個二極管，給電容C提供放電回路。提供放電回路。若輸入脈沖過寬（若輸入脈沖過寬（tAtW），電路工作可能不正常時，），電路工作可能不正常時，可在輸入端另加一可在輸入端另加一RC微分電路，形成短輸

6、入脈沖。微分電路，形成短輸入脈沖。 采用或非門電路同樣可構成單穩(wěn)電路。采用或非門電路同樣可構成單穩(wěn)電路。 設計一微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：設計一微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器： 采用采用 CMOS 或非門、或非門、 輸入輸入信號較寬、信號較寬、tre較短，設計電路并較短，設計電路并畫出波形。畫出波形。 8.1.2 ABABQQVth tWtreRdCd。+VDD8.1.2 ABQQVth tWtreABRdCd。+VDDA8.1.2 Vth tWtreABRdCd。+VDDAABQQA8.1.3 常用集成單穩(wěn)態(tài)觸法器：常用集成單穩(wěn)態(tài)觸法器：54/74121，54/74221，54/74HC123，CD4098，

7、CD4538等等。 74221TTL雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器4538CMOS雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器8.1.4 8.1.4 “看門狗看門狗”（Watching Dog) 試舉出不少于試舉出不少于3種的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用實種的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用實例，并盡可能說明其原理。例，并盡可能說明其原理。8.2.2 8.2.1 8.2.3 8.2.18.2.18.2.18.2.18.2.1 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。 電路具有兩個閾值電壓，分別稱為電路具有兩個閾值電壓，分別稱為正向閾值正向閾值電電壓和壓和負向閾值負向閾值電壓，二者的差值稱為電壓，二者的差值稱為回差回差。輸出電。

8、輸出電平的變化滯后于輸入，形成平的變化滯后于輸入，形成回環(huán)回環(huán)。 與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同，與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同，施密特施密特觸發(fā)器觸發(fā)器屬于屬于“電平觸發(fā)電平觸發(fā)”型電路，不依賴于邊沿陡型電路，不依賴于邊沿陡峭的脈沖。峭的脈沖。 特點：特點：8.2.18.2.18.2.1 電路舉例一電路舉例一8.2.1 電路舉例二電路舉例二 電路舉例三電路舉例三8.2.18.2.2 施密特觸發(fā)器就是帶有回施密特觸發(fā)器就是帶有回差特性的門電路。差特性的門電路。 如如74HC14 和和74HC132等。等。74HC14：六反：六反相器，相器，74HC132：四：四2與非門。與非門。在在VDD

9、=6V時，典型回差為時，典型回差為0.91.2V。 8.2.3 8.2.3 試舉出不少于試舉出不少于3種的施密特觸發(fā)器應用實種的施密特觸發(fā)器應用實例，并盡可能說明其原理。例，并盡可能說明其原理。8.3.0 8.3.1 單穩(wěn)回憶單穩(wěn)回憶8.1.2 A以微分型為例以微分型為例8.3.0 A8.3.0 對稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：8.3.0 ABQQVth Vth 對稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：8.3.0 ABQQVth Vth 對稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：8.3.0 ABQQVth Vth 對稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：8.3.0 ABQQVth Vth 暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)1暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)2對

10、稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：8.3.0 ABQQVth Vth T=tW1 + tW2tW1tW2若若R1=R2，C1=C2，則則T= 2tW =1.4RC 對稱多諧振蕩器：對稱多諧振蕩器：“多諧多諧”8.3.0 其他多諧振蕩器：其他多諧振蕩器：8.3.0 其他多諧振蕩器：其他多諧振蕩器：8.3.0 其他多諧振蕩器：其他多諧振蕩器：8.3.0 其他多諧振蕩器：其他多諧振蕩器：8.3.1 8.3.1 R=5k輸出級的驅動電流輸出級的驅動電流200mA VCC: 4.518V電源及驅動電源及驅動: 美國美國Signetics公司公司 1972年研制，用于年研制，用于取代機械式定時器。取代機械式定

11、時器。 流行的產品主要有流行的產品主要有4個：個： BJT兩個：兩個：555，556（含有兩個（含有兩個555）；）； CMOS兩個：兩個：7555，7556（含有兩個（含有兩個7555）。）。流行產品流行產品:應用實例應用實例:應用練習應用練習:用一片用一片7556制作一個制作一個“丁冬丁冬”門門鈴。鈴。本章小結本章小結 1. 從電路結構和工作原理上看，基本從電路結構和工作原理上看，基本RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器具有相似的形式。但由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器具有相似的形式。但由于其反饋電路的不同，即基本于其反饋電路的不同，即基本RS觸發(fā)器采用雙側導觸發(fā)器采用雙側導線反饋到門電

12、路的輸入端，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保留一側線反饋到門電路的輸入端，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保留一側導線而將另一側改為帶有惰性元件（通常是電容）導線而將另一側改為帶有惰性元件（通常是電容）的反饋網絡，多諧振蕩器的雙側均改為帶有惰性元的反饋網絡，多諧振蕩器的雙側均改為帶有惰性元件的反饋網絡，致使三者的工作特性具有本質的區(qū)件的反饋網絡，致使三者的工作特性具有本質的區(qū)別：基本別：基本RS觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)態(tài)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個穩(wěn)態(tài)，而多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)。有一個穩(wěn)態(tài)，而多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)。 2. 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器中的暫穩(wěn)態(tài)時間單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器中的暫穩(wěn)態(tài)時間正比于電路的時間常數(shù)

13、，也就是說，暫穩(wěn)態(tài)過程通正比于電路的時間常數(shù)，也就是說，暫穩(wěn)態(tài)過程通常是由其自身的電路參數(shù)決定的，不需要外部的常是由其自身的電路參數(shù)決定的，不需要外部的“觸發(fā)觸發(fā)”。但在有些情況下，系統(tǒng)中的振蕩信號可。但在有些情況下，系統(tǒng)中的振蕩信號可能要求與其他信號能要求與其他信號“同步同步”，所以外部的觸發(fā)信號，所以外部的觸發(fā)信號有時也是需要的。無論電路的具體結構如何，凡是有時也是需要的。無論電路的具體結構如何，凡是含有含有RC元件的脈沖電路，分析的關鍵就是電容的元件的脈沖電路，分析的關鍵就是電容的充放電，而關鍵連接點就是與電容相連的門電路的充放電，而關鍵連接點就是與電容相連的門電路的輸入端。輸入端。 本章小結本章小結 3. 施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門，施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門，屬于屬于“電平觸發(fā)電平觸發(fā)”型電路，它的翻轉不依賴于邊沿型電路，它的翻轉不依賴于邊沿陡峭的脈沖。施密特發(fā)器有反相傳輸和同相傳輸兩陡峭的脈沖。施密特發(fā)器有反相傳輸和同相傳輸兩種電路。種電路。555定時器是一種應用廣泛的集成電路，定時器是一種應用廣泛的集成電路，它是早期模擬電路和數(shù)字電路結合的典范。它是早期模擬