脈沖電路的產生和整形

脈沖波形發(fā)生器與整形電路本課教學要求：◆了解脈沖的概念.◆掌握555定時器的結構、工作原理、邏輯功能；由555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器的方法、工作波形.2了解脈沖的概念脈沖：瞬間突變、作用時間極短的電壓或電流信號，稱為脈沖。廣義上講，凡是非正弦規(guī)律變化的電壓或電流都可稱為脈沖。1．實驗電路3（3）t2時，開關S再閉合，

又被短接，輸出電壓（2）t1時，開關S斷開，輸出電壓（1）開關S閉合時，

短接，輸出電壓2．現象和結論重復此過程，則輸出電壓的波形變化即為一串脈沖波。43.幾種常見的脈沖波形常見的波形有矩形波、鋸齒波、鐘形波、尖峰波、階梯波等。如何獲得矩形脈沖信號？（1）利用整形電路對不符合要求的脈沖信號進行整形；（2）利用脈沖振蕩器直接產生脈沖信號；矩形脈沖的特性：6占空比D=tW/T為了定量描述矩形脈沖的特性通常給出幾個主要參數。脈沖周期上升時間下降時間脈沖幅度脈沖寬度7脈沖周期T—周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。脈沖幅度Vm—脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖寬度tw—從脈沖前沿到達0.5Vm起，到脈沖后沿到達0.5Vm為止的一段時間。上升時間tr—脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm

所需要的時間。下降時間tf—脈沖上升沿從0.9Vm下降到0.1Vm

所需要的時間。占空比q—脈沖寬度與脈沖周期的比值，即q=tw/T。在脈沖整形或產生電路用于具體的數字系統(tǒng)時，有時還可能有一些特殊的要求，如脈沖周期和幅度的穩(wěn)定性等，這時還需要增加一些相應的性能參數來說明。.1555定時器的電路結構與功能.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器.4用555定時器接成的多諧振蕩器555定時器及其應用.1555定時器的電路結構與功能一.電路結構：控制電壓端復位控制端置位控制端直接復位端輸出端放電端組成：3個5kΩ電阻分壓器（故稱555定時器）、電壓比較器（C1、C2）、基本RS觸發(fā)器（G1、G2）、放電管（T）、反相緩沖器（G3）二、CB555的功能表外接固定電壓VCO閾值端TH觸發(fā)端TR’VODVCC輸出端VO接地端置0端三.CB555的圖形符號.2用555定時器組成施密特觸發(fā)器一.定義、特點1.施密特觸發(fā)器：輸出和輸入電壓具有滯后電壓傳輸特性的電路。

2.特點：1）屬于電平觸發(fā)；有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。2）兩個穩(wěn)定狀態(tài)之間相互轉換與輸入信號有關。分兩種類型：反相輸出：當輸入電壓正向增加到正向閥值電壓UT＋時，輸出由1態(tài)翻轉到0態(tài)；當輸入電壓正向減小到負向閥值電壓UT－時,輸出由0態(tài)翻轉到1態(tài)。UT＋與UT－的差值ΔUH＝UT＋–UT－稱作回差電壓。同相輸出：只是輸出狀態(tài)轉換時與上述相反。反相輸出的傳輸特性0UT+UT-uoui1uiuo反相輸出的邏輯符號二.應用施密特觸發(fā)器屬于脈沖整形電路。常用于：1.波形變換或整形：將正弦波、三角波等緩慢變化的波形或不規(guī)則波形變換或整形為矩形波。輸入輸出UT+UT－2.幅度鑒別：將幅度較大的脈沖鑒別出來輸入輸出UT+UT－三.電路組成、工作原理VIVCCVO1、方法①將VI1、VI2扭在一起②在5端口加增加參考電壓的穩(wěn)定性ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3電路2.電路組成、工作原理1.當ui正向增長：ui＜2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1001100011.當ui正向增長：ui＜2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時，6、2管腳為1、1，∴uo=02.電路組成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3電路110112.電路組成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3電路1.當ui正向增長：ui＜2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時，6、2管腳為1、1，∴uo=02.當ui正向減小：ui＞VCC/3時，6、2管腳先1、1，后0、1，∴uo=0110011012.電路組成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3電路1.當ui正向增長：ui＜2VCC/3時，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時，6、2管腳為1、1，∴uo=0ui≤VCC/3時，6、2管腳為0、0，∴uo=100001閥值電壓UT＋=2VCC/3、UT－=VCC/3，回差電壓ΔUH=VCC/3VC控制電壓調節(jié)回差2.當ui正向減?。簎i＞VCC/3時，6、2管腳先1、1，后0、1，∴uo=03.用555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一.定義、特點1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：只有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器。

2.特點：1）沒有外加觸發(fā)信號時,電路始終處于穩(wěn)態(tài)；在外加觸發(fā)信號作用下，電路由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。2）暫穩(wěn)態(tài)是一個不能長久保持的狀態(tài)，經過一段時間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間與觸發(fā)信號無關，僅決定于電路本身的參數，它是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖的寬度tW

。二.應用整形延遲與定時

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器屬于脈沖整形電路,常用于脈沖波形的整形（把不規(guī)則的波形轉換成寬度、幅度都相等的波形）,延時（把輸入信號延遲一定時間后輸出）、定時（產生一定寬度的矩形波）。三.電路組成、工作原理1、方法①將VI接在VI2端，②VOD上接R到VCC，并接入VI1，③VOD對地接C。uc2.工作原理：1100

1)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導通，C又通過T放電，使uc=0(<2VCC/3)，但ui

=1(>VCC/3)，故uo=0不變，電路處于穩(wěn)態(tài)。

2)暫穩(wěn)態(tài)：ui負脈沖到來時刻，因ui＜VCC/3為0，uc

仍為0，∴uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經R對C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。2.工作原理：uc001

1)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導通，C又通過T放電，使uc=0(<2VCC/3)，但ui

=1(>VCC/3)，故uo=0不變，電路處于穩(wěn)態(tài)。

3）暫穩(wěn)態(tài)自動恢復到穩(wěn)態(tài)：當uc充電到2VCC/3為1時，ui負脈沖已消失ui

=1，∴輸出uo＝0，T導通，C放電，電路自動恢復到穩(wěn)態(tài)。uc2.工作原理：

1)穩(wěn)態(tài)：接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當uc上升到2VCC/3時，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導通，C又通過T放電，使uc=0，但ui

=1，故uo=0不變，電路處于穩(wěn)態(tài)。

2)暫穩(wěn)態(tài)：ui負脈沖到來時刻，因ui＜VCC/3為0，uc

仍為0，∴uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經R對C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。1100C充電時間輸出脈沖寬度tw≈1.1RC4.用555定時器組成多諧振蕩器一.定義、特點1.多諧振蕩器：在接通電源后,不需外加輸入信號,能自動產生矩形波的自激振蕩器。因矩形波中含有多種諧波成分，故稱多諧振蕩器。2.特點：振蕩后,電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個暫穩(wěn)態(tài)在作交替變化，是無穩(wěn)態(tài)電路。屬于脈沖產生電路。二.電路組成、工作原理1、方法

①先構成施密特觸發(fā)器;

②加R2在VI和VO之間，VI和地之間接C;2.電路組成、工作原理

接通VCC后，VCC經R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=0，T導通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經R1和R2對C充電。如此重復上述過程，在輸出端uo產生了連續(xù)的矩形脈沖。CR1uc8473

65552510.01μFuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30

電路工作波形2.電路組成、工作原理輸出高電平脈寬tWH=0.7（R1+R2)C

輸出低電平脈寬tWL=0.7R2C

振蕩頻率f=1/0.7(R1+2R2)C充電時間C放電時間CR1uc8473

65552510.01μFuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30

電路工作波形總結：分類圖形符號穩(wěn)態(tài)參數特點應用施密特觸發(fā)器2個VT+、VT-①VT+,VT-②正反饋脈沖整形、波形變換、脈沖鑒幅單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1個脈寬tW①VI②tW與VI無關脈沖整形、延時、定時多諧振蕩器0個周期T占空比D無輸入信號產生矩形脈沖111—不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)31集成定時器的其他應用1．路燈自動控制器（1）白天因光線亮，光電三極管3DU的C—E間電阻下降，高觸發(fā)端⑥腳將>2VCC/3，定時器的輸出端③腳為低電平，所以燈L不亮。（2）天黑時，光電管C—E間電阻增大，使低觸發(fā)端②腳電壓小于，于是③腳為高電平，燈發(fā)光。322．60s定時電路當按下定時按鈕SB時，低觸發(fā)端②腳就輸入了一個小于的負脈沖，輸出端③腳輸出高電平，發(fā)光二極管LED亮。而定時器中的放電管V則截止，電源對電容C充電。當電容上電壓升高到時，定時器翻轉，③腳輸出低電平，LED滅，表示定時結束。33Oncethereweretwomice.Theywerefriends.Onemouselivedinthecountry;theothermouselivedinthecity.AftermanyyearstheCountrymousesawtheCitymouse;hesaid,"Docomeandseemeatmyhouseinthecountry."SotheCitymousewent.TheCitymousesaid,"Thisfoodisnotgood,andyourhouseisnotgood.Whydoyouliveinaholeinthefield?Youshouldcomeandliveinthecity.Youwouldliveinanicehousemadeofstone.Youwouldhavenicefoodtoeat.Youmustcomeandseemeatmyhouseinthecity."TheCountrymousewenttothehouseoftheCitymouse.Itwasaverygoodhouse.Nicefoodwassetreadyforthemtoeat.Butjustastheybegantoeattheyheardagreatnoise.TheCitymousecried,"Run!Run!Thecatiscoming