脈沖波型的產(chǎn)生與變換

第7章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!7.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)；在信號(hào)未加之前，觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)信號(hào)觸發(fā)后，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，但新的狀態(tài)只能暫時(shí)保持（暫穩(wěn)狀態(tài)），經(jīng)過一定時(shí)間（由電路參數(shù)決定）后自動(dòng)翻轉(zhuǎn)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!（1）沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài)uo1為高電平，電容C兩端的電壓接近為0。電路穩(wěn)態(tài)：uo1＝1，uo2＝0。7.2.1門電路組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!（2）外加觸發(fā)信號(hào)使電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo1＝0，uo2＝1。

脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!（1）輸出脈沖寬度：tW≈0.7RC（2）恢復(fù)時(shí)間：tre=(3~5)τd脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的外部元件連接方法:

（a）使用外部電阻Rext且電路為下降沿觸發(fā)的連接方式.（b）使用內(nèi)部電阻Rint且電路為上升沿觸發(fā)的連接方式。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!7.3多諧振蕩器無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：沒有穩(wěn)定狀態(tài)；勿需外加觸發(fā)信號(hào)，能輸出一定頻率的矩形脈沖。因?yàn)榫匦尾ㄖC波豐富，故稱多諧振蕩器。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!&&&321uo3uo2uo1設(shè)uo3的初始狀態(tài)為0:010101用波形圖來表示,則為:優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所用元件少而精。缺點(diǎn):

頻率太高,并且不可調(diào)整。0tuo3工作原理：脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!第二暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程T取決于RC、Vth。后者受溫度、VDD、干擾的影響，頻率穩(wěn)定性較差。改進(jìn)：脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!7.4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。①電路具有兩個(gè)閾值電壓，分別稱為正向閾值電壓和負(fù)向閾值電壓，二者的差值稱為回差。輸出電平的變化滯后于輸入，形成回環(huán)。②與雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不同，施密特觸發(fā)器屬于“電平觸發(fā)”型電路，不依賴于邊沿陡峭的脈沖。

特點(diǎn)：脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!0111脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!0110脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!下限閾值電壓上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）：ΔUT＝UT＋－UT－前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為：ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝0.7V缺點(diǎn)是回差太小，且不能調(diào)整。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!1、555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理低電平觸發(fā)端高電平觸發(fā)端電壓控制端復(fù)位端低電平有效放電端4.5～16V7.1由555定時(shí)器及應(yīng)用分壓器比較器RS觸發(fā)器緩沖器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!001①R=0時(shí)，Q=1，uo=0，T導(dǎo)通。原理分析脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!①R=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。＜2VCC/3＞VCC/310011③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=1、C2=1，Q、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。110脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!工程應(yīng)用美國(guó)Signetics公司1972年研制，用于取代機(jī)械式定時(shí)器。流行的產(chǎn)品主要有4個(gè)：BJT兩個(gè)：555，556（含有兩個(gè)555）；CMOS兩個(gè)：7555，7556（含有兩個(gè)7555）。流行產(chǎn)品:電源及驅(qū)動(dòng):輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電流≥200mAVCC:4.5～18V脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過飽和導(dǎo)通的放電三極管T放電，時(shí)間常數(shù)τ2=RCESC，經(jīng)過（3--5）τ2后，電容C放電完畢，恢復(fù)過程結(jié)束。（5）恢復(fù)過程脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.延時(shí)與定時(shí)（1）延時(shí)圖中，v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時(shí)間tW。（2）定時(shí)當(dāng)v/O=1時(shí)，與門打開，vO=vF。當(dāng)v/O=0時(shí)，與門關(guān)閉，vO為低電平。顯然與門打開的時(shí)間是恒定不變的，就是單穩(wěn)輸出脈沖v/O的寬度tW。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!觸摸定時(shí)控制開關(guān)555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應(yīng)電壓相當(dāng)于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個(gè)負(fù)脈沖，555輸出端輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間（tW）結(jié)束時(shí)，555輸出端恢復(fù)低電平，燈泡熄滅。該觸摸開關(guān)可用于夜間定時(shí)照明，定時(shí)時(shí)間可由RC參數(shù)調(diào)節(jié)。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!3、由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對(duì)C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!將振蕩器Ⅰ的輸出電壓uo1，接到振蕩器Ⅱ中555定時(shí)器的復(fù)位端（4腳），當(dāng)uo1為高電平時(shí)振蕩器Ⅱ振蕩，為低電平時(shí)555定時(shí)器復(fù)位，振蕩器Ⅱ停止震蕩。模擬聲響電路脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.用作接口電路——將緩慢變化的輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2.用作整形電路——把不規(guī)則的輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!圖題為一心律失常報(bào)警電路，圖中vI是經(jīng)過放大后的心電信號(hào)，其幅值vIm=4V。

（1）對(duì)應(yīng)vI分別畫出圖中vo1、vo2、vo三點(diǎn)的電壓波形；

（2）說明電路的組成及工作原理。舉例：脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!EWB舉例舉例：間歇振蕩器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!（3）電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!7.2.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121A1和A2是兩個(gè)下降沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端，B是上升沿有效的觸發(fā)信號(hào)輸入端。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!74121的主要參數(shù)

(1)輸出脈沖寬度tW

使用外接電阻：tW≈0.7RextC使用內(nèi)部電阻：tW≈0.7RintC（2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期Tmin

Tmin=tW＋tretre是恢復(fù)時(shí)間。（3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比q定義：q=tW/T最大占空比：qmax=tW/Tmin

74121內(nèi)部電阻=2kΩ，外接電阻Rext可在1.4～40kΩ之間選擇，外接電容C可在10pF～10μF之間選擇，所以，當(dāng)R=2kΩ時(shí)，最大占空比qmax為67%；當(dāng)R=40kΩ時(shí)，最大占空比qmax可達(dá)90%。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!

利用邏輯門電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器:&&&321uo3uo2uo17.3.1由門電路組成的多諧振蕩器1、RC環(huán)形多諧振蕩器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!暫穩(wěn)態(tài)及其自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的工作過程2、CMOS多諧振蕩器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!振蕩頻率等于石英晶體的諧振頻率f0。7.3.2石英晶體多諧振蕩器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。00117.4.1由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!1100脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!0011脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!集成施密特觸發(fā)器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!工作原理（1）4腳為復(fù)位輸入端（RD），當(dāng)RD為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。（2）5腳為電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器C1和C2的比較電壓分別為2/3VCC和1/3VCC。（3）2腳為觸發(fā)輸入端，6腳為閾值輸入端，兩端的電位高低控制比較器C1和C2的輸出，從而控制RS觸發(fā)器，決定輸出狀態(tài)。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!①R=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。＞2VCC/3＞VCC/300011脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!①R=0時(shí)，Q=1，uo=0，T飽和導(dǎo)通。②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T飽和導(dǎo)通。＜2VCC/3＜VCC/311100③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3時(shí)，C1=1、C2=1，Q、Q不變，uo不變，T狀態(tài)不變。④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3時(shí)，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!1.電路組成及工作原理（1）無觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0，vC=0。（2）vI下降沿觸發(fā)當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。2.由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!（3）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)τ1=RC，vC由0V開始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!2.主要參數(shù)估算(1)輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計(jì)算）上式說明，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度tW僅決定于定時(shí)元件R、C的取值，與輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無關(guān)，調(diào)節(jié)R、C的取值，即可方便的調(diào)節(jié)tW。（2）恢復(fù)時(shí)間tre

tre=（3～5）τ2（3）最高工作頻率fmax

vI周期的最小值：Tmin=tW＋tre因此，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的最高工作頻率應(yīng)為:脈沖波型的產(chǎn)生與變換共51頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!2.整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)vI，整形成為幅度和