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1、第六章 脉冲波形的产生和整形本讲稿第一页，共五十三页6.1 概述脉冲周期T:周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲 之间的时间间隔。有时也使用频率f表示单 位时间内脉冲重复的次数。脉冲幅度Vm:脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度tW:从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到 达0.5Vm为止的一段时间。本讲稿第二页，共五十三页6.1 概述上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm 所需要的时间。下降时间tf：脉冲下降沿从0.9 Vm下降到0.1Vm所 需要的时间。占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，亦即q tWT。返回本讲稿第三页，共五十三页6.2 施密特触发器(Schmitt Trig
2、ger)特点：能够把变化非常缓慢的输入脉冲形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲。而且由于具有回差电压，所以抗干扰能力较强。6.2.1 用门电路组成的施密特触发器6.2.2 施密特触发器的应用返回本讲稿第四页，共五十三页6.2.1 用门电路组成的施密特触发器本讲稿第五页，共五十三页6.2.1 用门电路组成的施密特触发器正向阈值电压VT+本讲稿第六页，共五十三页6.2.1 用门电路组成的施密特触发器负向阈值电压VT-R1R2VT-VDD+-+-本讲稿第七页，共五十三页6.2.1 用门电路组成的施密特触发器回差电压回差电压同相输出反相输出本讲稿第八页，共五十三页6.2.1 用门电路组成的施密特触发
3、器返回本讲稿第九页，共五十三页一、用于波形变换把边沿变化缓慢的信号变换成边沿很陡的矩形脉冲。6.2.2 施密特触发器的应用本讲稿第十页，共五十三页二、用于脉冲整形三、用于脉冲鉴幅6.2.2 施密特触发器的应用返回本讲稿第十一页，共五十三页6.3 单稳态触发器特点：1、有稳态和暂稳态两个工作状态。2、在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态维持一段时间后自动返回稳态。3、暂稳态维持时间长短取决于电路本身参数。用途：脉冲整形、延时、定时6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器6.3.2 集成单稳态触发器返回6.3.3 单稳态触发器的应用本讲稿第十二页，共五十三页6.3.1 用门电路组成
4、的单稳态触发器一、微分型单稳态触发器RC微分电路G1、G2是CMOS门对于CMOS门电路：稳态时：本讲稿第十三页，共五十三页6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器电路回到稳态C充电等效电路本讲稿第十四页，共五十三页6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器分辨时间td是指在保证电路正常工作的前提下，允许两个相邻触发脉冲之间的最小时间间隔。本讲稿第十五页，共五十三页二、积分型单稳态触发器6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器RC积分电路G1、G2是TTL门R的阻值不能太大稳态时：本讲稿第十六页，共五十三页暂稳态时：电容C开始放电放电回路6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器返回本讲稿第十七页，共五十
5、三页6.3.2 集成单稳态触发器本讲稿第十八页，共五十三页6.3.2 集成单稳态触发器返回本讲稿第十九页，共五十三页6.3.3 单稳态触发器应用一、定时本讲稿第二十页，共五十三页6.3.3 单稳态触发器应用二、消除噪声 噪声一般表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用信号都具有一定宽度。利用单稳电路，将输出脉冲宽度调节到大于噪声宽度而小于信号宽度，即可消除噪声。本讲稿第二十一页，共五十三页6.3.3 单稳态触发器应用三、产生方波返回本讲稿第二十二页，共五十三页6.4 多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以
6、习惯又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。6.4.1 对称式多谐振荡器 6.4.2 非对称式多谐振荡器 6.4.3 环形多谐振荡器 6.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器 6.4.5 石英晶体多谐振荡器 返回本讲稿第二十三页，共五十三页6.4.1 对称式多谐振荡器 C1开始充电，C2开始放电。充、放电回路C1开始放电，C2开始充电。返回本讲稿第二十四页，共五十三页6.4.2 非对称式多谐振荡器 C开始放电。C开始充电返回本讲稿第二十五页，共五十三页6.4.3 环形多谐振荡器 本讲稿第二十六页，共五十三页6.4.3 环形多谐振荡器 返回本讲稿第二十七页，共五十三页6.4.4 用施密特触发器构成的多
7、谐振荡器 返回本讲稿第二十八页，共五十三页6.4.5 石英晶体多谐振荡器 返回本讲稿第二十九页，共五十三页6.5 555定时器及其应用返回6.5.1 555定时器的电路结构与功能6.5.2 用555定时器接成的施密特触发器6.5.3 用555定时器接成的单稳态触发器6.5.4 用555定时器接成的多谐振荡器 本讲稿第三十页，共五十三页C1UR15k5kC25kUR2&14G1RQQG2SG3G43TD8UCCUCOU6(TH)5(TR)6217UoRDU2放电端控制电压输入端阈值端触发端置零输入端C1、C2是比较器6.5.1 555定时器的电路结构与功能本讲稿第三十一页，共五十三页6.5.1
8、555定时器的电路结构与功能12348765地U2UoRDUCC放电端U6UCO555 U623Ucc、U213Ucc，C1为0，C2为1，RS置0，TD导通，U0为低电平。U623Ucc、U213Ucc，C1为1，C2为0，RS置1，TD截止，U0为高电平。本讲稿第三十二页，共五十三页12348765地U2UoRDUCC放电端U6UCO5556.5.1 555定时器的电路结构与功能 U623Ucc、U213Ucc，C1为1，C2为1，RS不变，TD和U0也保持不变。U623Ucc、U213Ucc，C1为0，C2为0，TD截止，U0为高电平。本讲稿第三十三页，共五十三页6.5.1 555定时器
9、的电路结构与功能返回RD(4)U6(TH)U2(TR)UO(3)TD01111 2/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 1/3UCC 2/3UCC 1/3UCC 0 导通 0 导通 1 截止 不变 不变 1 截止48762315UCCUoUiRUCC0.015555556.5.3 用555定时器接成的单稳态触发器本讲稿第四十一页，
10、共五十三页6.5.3 用555定时器接成的单稳态触发器返回TW=1.1RC本讲稿第四十二页，共五十三页6.5.4 用555定时器接成的多谐振荡器 利用施密特触发器构成多谐振荡器。T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C返回本讲稿第四十三页，共五十三页本章小结本章小结施施密密特特触触发发器器和和单单稳稳态态触触发发器器是是两两种种常常用用的的整整形形电电路路，可可将将输输入入的的周周期期信信号号整整形形成成符符合合要要求求的的同同周期矩形脉冲。周期矩形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两个不同的触发电平。两个不同的触发电平。施密特触
11、发器施密特触发器可将任意波形变换可将任意波形变换成矩形脉冲，成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。回差电压的大小。施密特触发器还可用来进施密特触发器还可用来进行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡行幅度鉴别、构成单稳态触发器和多谐振荡器等。实用中，常选用集成施密特触发器器等。实用中，常选用集成施密特触发器或或 采用采用555 定时器构成施密特触发器。定时器构成施密特触发器。本讲稿第四十四页，共五十三页单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。其输出脉冲的宽度只取决于电路本身其输出脉冲的宽度只取决于电
12、路本身 R、C 定定时元件的数值，与输入信号没有关系。时元件的数值，与输入信号没有关系。输入信输入信号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变号只起到触发电路进入暂稳态的作用。改变 R、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。单稳态触发器单稳态触发器可将输入的触发脉冲变换可将输入的触发脉冲变换为为宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，宽度和幅度都符合要求的矩形脉冲，因此，常因此，常用于脉冲的定时、整形和展宽等。用于脉冲的定时、整形和展宽等。实用中，常选用集成单稳态触发器实用中，常选用集成单稳态触发器或或 采用采用 555 定时器构成单稳态触发器。定时器构成单稳态触发器
13、。本讲稿第四十五页，共五十三页在振荡频率稳定度要求很高的情况下，在振荡频率稳定度要求很高的情况下，可采用石英晶体振荡器。可采用石英晶体振荡器。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电电和放电自动完成。因此，多谐振荡器接通电源后就能输出周期性的矩形脉冲。源后就能输出周期性的矩形脉冲。改变改变 R、C定时元件数值的大小，可调节振荡频率。定时元件数值的大小，可调节振荡频率。本讲稿第四十六页，共五十三页555 定时器是一种多用途的集成电路。只需
14、外接定时器是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等。触发器和多谐振荡器等。此外，它还可组成其此外，它还可组成其它多种实用电路。由于它多种实用电路。由于 555 定时器使用方便、定时器使用方便、灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，灵活，有较强的负载能力和较高的触发灵敏度，因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许因此，在自动控制、仪器仪表、家用电器等许多领域都有着广泛的应用。多领域都有着广泛的应用。除除 555 单定时器外，还有双定时器单定时器外，还有双定时器 556、四定时器四定时器 558 等。等
15、。本讲稿第四十七页，共五十三页单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为路符号为 GuO可重复触发型可重复触发型 不可重复触发型不可重复触发型 uOuI1uOuIuOuI单稳态触发器单稳态触发器具有施密特特性具有施密特特性的与非门符号的与非门符号多谐振荡器多谐振荡器本讲稿第四十八页，共五十三页555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器典型电路为谐振荡器典型电路为 555 定时器构成的定时器构成的施密特触发器施密特触发器555 定时器构成的定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器555 定时器构成的定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器返回本讲稿第四十九页，共五十三页微分型单稳态触发器中电容C充电回路返回本讲稿第五十页，共五十三页积分型单稳态触发器中电容C放电回路返回本讲稿第五十一页，共五十三页对称式多谐振荡器C1充电C2放电返回本讲稿第五十二页，共五十三页本讲稿第五十三页，共五十三页