脈沖電路的產(chǎn)生和整形

脈沖波形發(fā)生器與整形電路本課教學(xué)要求：◆了解脈沖的概念.◆掌握555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能；由555定時(shí)器構(gòu)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(shí)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(shí)驗(yàn)電路3（3）t2時(shí)，開關(guān)S再閉合，

又被短接，輸出電壓（2）t1時(shí)，開關(guān)S斷開，輸出電壓（1）開關(guān)S閉合時(shí)，

短接，輸出電壓2．現(xiàn)象和結(jié)論重復(fù)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(jìn)行整形；（2）利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)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(gè)主要參數(shù)。脈沖周期上升時(shí)間下降時(shí)間脈沖幅度脈沖寬度7脈沖周期T—周期性重復(fù)的脈沖序列中，兩個(gè)相鄰脈沖之間的時(shí)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(dá)0.5Vm起，到脈沖后沿到達(dá)0.5Vm為止的一段時(shí)間。上升時(shí)間tr—脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm

所需要的時(shí)間。下降時(shí)間tf—脈沖上升沿從0.9Vm下降到0.1Vm

所需要的時(shí)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(chǎn)生電路用于具體的數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，有時(shí)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(shí)還需要增加一些相應(yīng)的性能參數(shù)來說明。.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器.3用555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器.4用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器555定時(shí)器及其應(yīng)用.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能一.電路結(jié)構(gòu)：控制電壓端復(fù)位控制端置位控制端直接復(fù)位端輸出端放電端組成：3個(gè)5kΩ電阻分壓器（故稱555定時(shí)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(shí)器組成施密特觸發(fā)器一.定義、特點(diǎn)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(diǎn)：1）屬于電平觸發(fā)；有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，是雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。2）兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換與輸入信號有關(guān)。分兩種類型：反相輸出：當(dāng)輸入電壓正向增加到正向閥值電壓UT＋時(shí)，輸出由1態(tài)翻轉(zhuǎn)到0態(tài)；當(dāng)輸入電壓正向減小到負(fù)向閥值電壓UT－時(shí),輸出由0態(tài)翻轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換時(shí)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(yīng)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(dāng)ui正向增長：ui＜2VCC/3時(shí)，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1001100011.當(dāng)ui正向增長：ui＜2VCC/3時(shí)，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時(shí)，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(dāng)ui正向增長：ui＜2VCC/3時(shí)，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時(shí)，6、2管腳為1、1，∴uo=02.當(dāng)ui正向減?。簎i＞VCC/3時(shí)，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(dāng)ui正向增長：ui＜2VCC/3時(shí)，6、2管腳先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3時(shí)，6、2管腳為1、1，∴uo=0ui≤VCC/3時(shí)，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(diào)節(jié)回差2.當(dāng)ui正向減小：ui＞VCC/3時(shí)，6、2管腳先1、1，后0、1，∴uo=03.用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一.定義、特點(diǎn)1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：只有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器。

2.特點(diǎn)：1）沒有外加觸發(fā)信號時(shí),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(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。2）暫穩(wěn)態(tài)是一個(gè)不能長久保持的狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會自動返回到穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間與觸發(fā)信號無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)，它是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖的寬度tW

。二.應(yīng)用整形延遲與定時(shí)

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(zhuǎn)換成寬度、幅度都相等的波形）,延時(shí)（把輸入信號延遲一定時(shí)間后輸出）、定時(shí)（產(chǎn)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(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導(dǎo)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(fù)脈沖到來時(shí)刻，因ui＜VCC/3為0，uc

仍為0，∴uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經(jīng)R對C充電，電路進(jìn)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(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導(dǎo)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(fù)到穩(wěn)態(tài)：當(dāng)uc充電到2VCC/3為1時(shí)，ui負(fù)脈沖已消失ui

=1，∴輸出uo＝0，T導(dǎo)通，C放電，電路自動恢復(fù)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(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，⑥管腳為1,②管腳ui

=1，∴uo=0，放電管T導(dǎo)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(fù)脈沖到來時(shí)刻，因ui＜VCC/3為0，uc

仍為0，∴uo由0變?yōu)?，放電管T截止，VCC經(jīng)R對C充電，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。1100C充電時(shí)間輸出脈沖寬度tw≈1.1RC4.用555定時(shí)器組成多諧振蕩器一.定義、特點(diǎn)1.多諧振蕩器：在接通電源后,不需外加輸入信號,能自動產(chǎn)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(diǎn)：振蕩后,電路沒有穩(wěn)態(tài),只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)在作交替變化，是無穩(wěn)態(tài)電路。屬于脈沖產(chǎn)生電路。二.電路組成、工作原理1、方法

①先構(gòu)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(jīng)R1和R2對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。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(shí)間C放電時(shí)間CR1uc8473

65552510.01μFuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30

電路工作波形總結(jié)：分類圖形符號穩(wěn)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)應(yīng)用施密特觸發(fā)器2個(gè)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(gè)脈寬tW①VI②tW與VI無關(guān)脈沖整形、延時(shí)、定時(shí)多諧振蕩器0個(gè)周期T占空比D無輸入信號產(chǎn)生矩形脈沖111—不可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)31集成定時(shí)器的其他應(yīng)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(shí)器的輸出端③腳為低電平，所以燈L不亮。（2）天黑時(shí)，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(shí)電路當(dāng)按下定時(shí)按鈕SB時(shí)，低觸發(fā)端②腳就輸入了一個(gè)小于的負(fù)脈沖，輸出端③腳輸出高電平，發(fā)光二極管LED亮。而定時(shí)器中的放電管V則截止，電源對電容C充電。當(dāng)電容上電壓升高到時(shí)，定時(shí)器翻轉(zhuǎn)，③腳輸出低電平，LED滅，表示定時(shí)結(jié)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