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1、第六章 脉冲波形的产生和整形第1页，共53页，编辑于2022年，星期三6.1 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。第2页，共53页，编辑于2022年，星期三6.1 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。返回第3页，共53页，编辑于2022年
2、，星期三6.2 施密特触发器(Schmitt Trigger)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第4页，共53页，编辑于2022年，星期三6.2.1 用门电路组成的施密特触发器第5页，共53页，编辑于2022年，星期三6.2.1 用门电路组成的施密特触发器正向阈值电压VT+第6页，共53页，编辑于2022年，星期三6.2.1 用门电路组成的施密特触发器负向阈值电压VT-R1R2VT-VDD+-+-第7页，共53页，编辑于2022年，星期三6.
3、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第8页，共53页，编辑于2022年，星期三6.2.1 用门电路组成的施密特触发器返回第9页，共53页，编辑于2022年，星期三一、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第10页，共53页，编辑于2022年，星期三二、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第11页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3 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
4、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第12页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器一、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：第13页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器电路回到稳态C充电等效电路第14页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.1 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。第15页，
5、共53页，编辑于2022年，星期三二、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：第16页，共53页，编辑于2022年，星期三暂稳态时：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第17页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.2 集成单稳态触发器第18页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.2 集成单稳态触发器返回第19页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.3 单稳态触发器应用一、定时第20页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.3 单稳态触发器应用二、消除噪声 噪声一般表现为尖脉
6、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。第21页，共53页，编辑于2022年，星期三6.3.3 单稳态触发器应用三、产生方波返回第22页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4 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
7、第23页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.1 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。返回第24页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.2 非对称式多谐振荡器 C开始放电。C开始充电返回第25页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.3 环形多谐振荡器 第26页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.3 环形多谐振荡器 返回第27页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器 返回第28页，共53页，编辑于2022年，星期三6.4.5 石英晶体多谐振荡器 返回第29页，共53页，编辑于202
8、2年，星期三6.5 555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 第30页，共53页，编辑于2022年，星期三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第31页，共53页，编辑于2022年，星期三6.5.1 555定时器的电路结构与功能12348765地U2UoRDU
9、CC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。第32页，共53页，编辑于2022年，星期三12348765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。第33页，共53页，编辑于2022年，星期三6.5.1 555定时器的电路结构与功能返回RD(4
10、)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第41页，共53页，编辑于2022年，星期三6
11、.5.3 用555定时器接成的单稳态触发器返回TW=1.1RC第42页，共53页，编辑于2022年，星期三6.5.4 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返回第43页，共53页，编辑于2022年，星期三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周期期矩矩形脉冲。形脉冲。施密特触发器具有回差特性，它有两个稳态状态，有两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。个不同
12、的触发电平。施密特触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。第44页，共53页，编辑于2022年，星期三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
13、于电路本身其输出脉冲的宽度只取决于电路本身 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
14、单稳态触发器。定时器构成单稳态触发器。第45页，共53页，编辑于2022年，星期三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。第46页，共53页
15、，编辑于2022年，星期三555 定时器是一种多用途的集成电路。只需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
16、器单定时器外，还有双定时器 556、四定时器四定时器 558 等。等。第47页，共53页，编辑于2022年，星期三单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的电路符号为符号为 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第48页，共53页，编辑于2022年，星期三555 定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器和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多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第49页，共53页，编辑于2022年，星期三微分型单稳态触发器中电容C充电回路返回第50页，共53页，编辑于2022年，星期三积分型单稳态触发器中电容C放电回路返回第51页，共53页，编辑于2022年，星期三对称式多谐振荡器C1充电C2放电返回第52页，共53页，编辑于2022年，星期三第53页，共53页，编辑于2022年，星期三