第六章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形

第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.1概述脈沖周期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。有時也使用頻率f表示單位時間內(nèi)脈沖重復的次數(shù)。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。第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.1概述上升時間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：脈沖下降沿從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，亦即q＝

tW／T。返回第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2施密特觸發(fā)器(SchmittTrigger)特點：能夠把變化非常緩慢的輸入脈沖形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖。而且由于具有回差電壓，所以抗干擾能力較強。6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器6.2.2施密特觸發(fā)器的應用返回第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器正向閾值電壓VT+第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器負向閾值電壓VT-R1R2VT-VDD+-+-第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器回差電壓同相輸出反相輸出第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器返回第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四一、用于波形變換把邊沿變化緩慢的信號變換成邊沿很陡的矩形脈沖。6.2.2施密特觸發(fā)器的應用第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四二、用于脈沖整形三、用于脈沖鑒幅6.2.2施密特觸發(fā)器的應用返回第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點：1、有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個工作狀態(tài)。2、在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后自動返回穩(wěn)態(tài)。3、暫穩(wěn)態(tài)維持時間長短取決于電路本身參數(shù)。用途：脈沖整形、延時、定時6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RC微分電路G1、G2是CMOS門對于CMOS門電路：穩(wěn)態(tài)時：第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路回到穩(wěn)態(tài)C充電等效電路第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分辨時間td是指在保證電路正常工作的前提下，允許兩個相鄰觸發(fā)脈沖之間的最小時間間隔。第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四二、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器RC積分電路G1、G2是TTL門R的阻值不能太大穩(wěn)態(tài)時：第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四暫穩(wěn)態(tài)時：電容C開始放電放電回路6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用一、定時第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用二、消除噪聲噪聲一般表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用信號都具有一定寬度。利用單穩(wěn)電路，將輸出脈沖寬度調(diào)節(jié)到大于噪聲寬度而小于信號寬度，即可消除噪聲。第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.3.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器應用三、產(chǎn)生方波返回第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器，在接通電源以后，不需要外加觸發(fā)信號，能自動地產(chǎn)生矩形脈沖。由于矩形波中含有豐富的高次諧波分量，所以習慣又把矩形波振蕩器叫做多諧振蕩器。6.4.1對稱式多諧振蕩器6.4.2非對稱式多諧振蕩器6.4.3環(huán)形多諧振蕩器6.4.4用施密特觸發(fā)器構成的多諧振蕩器6.4.5石英晶體多諧振蕩器返回第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.1對稱式多諧振蕩器C1開始充電，C2開始放電。充、放電回路C1開始放電，C2開始充電。返回第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.2非對稱式多諧振蕩器C開始放電。C開始充電返回第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.3環(huán)形多諧振蕩器第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.3環(huán)形多諧振蕩器返回第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.4用施密特觸發(fā)器構成的多諧振蕩器返回第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.4.5石英晶體多諧振蕩器返回第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5555定時器及其應用返回6.5.1555定時器的電路結構與功能6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器6.5.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.5.4用555定時器接成的多諧振蕩器第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四＋－C1UR15k5k＋－C25kUR2&&&14G1RQQG2SG3G43TD8UCCUCOU6(TH)5(TR)6217UoRDU2放電端控制電壓輸入端閾值端觸發(fā)端置零輸入端C1、C2是比較器6.5.1555定時器的電路結構與功能第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.1555定時器的電路結構與功能12348765地U2UoRDUCC放電端U6UCO555①U6＞2／3Ucc、U2＞1／3Ucc，C1為0，C2為1，RS置0，TD導通，U0為低電平。②U6＜2／3Ucc、U2＜1／3Ucc，C1為1，C2為0，

RS置1，TD截止，U0為高電平。

第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四12348765地U2UoRDUCC放電端U6UCO5556.5.1555定時器的電路結構與功能③U6＜2／3Ucc、U2＞1／3Ucc，C1為1，C2為1，RS不變，TD和U0也保持不變。④U6＞2／3Ucc、U2＜1／3Ucc，C1為0，C2為0，TD截止，U0為高電平。第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.1555定時器的電路結構與功能返回RD(4)U6(TH)U2(TR)UO(3)TD01111××>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC<1/3UCC<2/3UCC>1/3UCC>2/3UCC<1/3UCC0導通0導通1截止不變不變1截止12348765地U2UoRDUCC放電端U6UCO555555定時器功能表第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器 如果使vC1(R)和vC2(S)的低電平信號發(fā)生在輸入電壓信號的不同電平，那么輸出與輸入之間的關系將為施密特觸發(fā)特性。846210.013UCCUi5555第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器846210.01

3VCCvi5555RD(4)U6(TH)U2(TR)UO(3)TD01111××>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC<1/3UCC<2/3UCC>1/3UCC>2/3UCC<1/3UCC0導通0導通1截止不變不變1截止第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四846210.01

3VCCvi5555RD(4)U6(TH)U2(TR)UO(3)TD01111××>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC<1/3UCC<2/3UCC>1/3UCC>2/3UCC<1/3UCC0導通0導通1截止不變不變1截止6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器回差電壓846210.01

3VCCvi5555第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四OuO/Vt[例]試對應輸入波形畫出下圖中輸出波形。184355557+12V0.01FuIuO260uI/Vt246810THTRuIuO+12VUT+UT-abcdefUOH解：UT+=2/3VCC=8VUT-

=1/3VCC=4V因此可畫出輸出波形為電路構成反相輸出的施密特觸發(fā)器返回6.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 如果在U2加入一個低電平觸發(fā)信號以后，經(jīng)過一定的時間能在vC1(R)輸入端自動產(chǎn)生一個低電平信號，就可以得到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)。48762315UCCUoUiRUCC0.01μ555第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四RD(4)U6(TH)U2(TR)UO(3)TD01111××>2/3UCC>1/3UCC<2/3UCC<1/3UCC<2/3UCC>1/3UCC>2/3UCC<1/3UCC0導通0導通1截止不變不變1截止48762315UCCUoUiRUCC0.01μ5556.5.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器返回TW=1.1RC第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四6.5.4用555定時器接成的多諧振蕩器利用施密特觸發(fā)器構成多諧振蕩器。T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C返回第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四本章小結施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是兩種常用的整形電路，可將輸入的周期信號整形成符合要求的同周期矩形脈沖。施密特觸發(fā)器具有回差特性，它有兩個穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，有兩個不同的觸發(fā)電平。施密特觸發(fā)器可將任意波形變換成矩形脈沖，輸出脈沖寬度取決于輸入信號的波形和

回差電壓的大小。施密特觸發(fā)器還可用來進行幅度鑒別、構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等。實用中，常選用集成施密特觸發(fā)器或采用555定時器構成施密特觸發(fā)器。第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。其輸出脈沖的寬度只取決于電路本身R、C定時元件的數(shù)值，與輸入信號沒有關系。輸入信號只起到觸發(fā)電路進入暫穩(wěn)態(tài)的作用。改變R、C定時元件的數(shù)值可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可將輸入的觸發(fā)脈沖變換為寬度和幅度都符合要求的矩形脈沖，因此，常用于脈沖的定時、整形和展寬等。實用中，常選用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器或采用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。第四十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期四在振蕩頻率穩(wěn)定度要求很高的情況下，可采用石英晶體振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)間的相互轉換完全靠電路本身電容的充電和放電自動完成。因此，