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1、第6章脉冲波形的产生和整形1第1页，本讲稿共40页第六章 脉冲波形的产生和整形6.1 概述6.2 555定时器及其应用6.3 施密特触发器6.4 单稳态触发器6.5 多谐振荡器 2第2页，本讲稿共40页 6.1.1 6.1.1 常见的几种脉冲信号波形常见的几种脉冲信号波形 “脉脉冲冲”是是指指脉脉动动和和短短促促的的意意思思。我我们们所所讨讨论论的的脉脉冲冲信信号号是是指指在在短短暂暂时时间间间间隔隔内内作作用用于于电电路路的的电电压压或或电电流流。从从广广义义来来说说,各各种种非非正正弦弦信信号号统统称称为为脉脉冲冲信信号号。脉脉冲冲信信号号的的波波形形多多种种多多样样,图图6.16.1给给
2、出了几种常见的脉冲信号波形。出了几种常见的脉冲信号波形。6.1 概述概述3第3页，本讲稿共40页 图6.1 几种常见的脉冲信号波形(a)矩形波；(b)方波；(c)尖脉冲；(d)锯齿波；(e)三角波；(f)阶梯波4第4页，本讲稿共40页6.1.2 矩形脉冲的参数矩形脉冲的参数(1)(1)脉冲幅度脉冲幅度U Um m(2)(2)脉冲宽度脉冲宽度t tw w(3)(3)上升时间上升时间t tr r(4)(4)下降时间下降时间t tf f(5)(5)脉冲周期脉冲周期T T或或占空比占空比q=tw/T5第5页，本讲稿共40页6.2 555定时器及其应用定时器及其应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集
3、成于定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。6第6页，本讲稿共40页6.2.1 555定时器的结构与功能定时器的结构与功能1 1、555定时器的结构定时器的结构低低电平触发端高高电平触发端电压控制端复位端低低电平有效放电端4.516V外接外接电容电容200mA低于低于VCC1-3V7第7页，本讲稿共40页电压比较器的功能：v+v-，vO=1 v+v-，vO=0（3）基本RS触发器、（4）放电三极管T及缓冲器G。二、555定时器的电路组成（1）Vco不用时，通过0.
4、01F 接地。（2）正常工作时，置零端接高电平。+大-小输出1由以下几部分组成：（1）三个阻值为5k的电阻组成的分压器。（2）两个电压比较器C1和C2。8第8页，本讲稿共40页001R=0时，Q=1，uo=0，T导通。三、三、555定时器的工作原理定时器的工作原理9第9页，本讲稿共40页R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/300011R=1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。10第10页，本讲稿共40页R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1
5、，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/310011110R=1、VTH 2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=0，Q=1、Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH 2VCC/3、VTL VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH 2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。12第12页，本讲稿共40页 施密特触发器是波形变换电路。
6、施密特触发器是波形变换电路。施密特电路的特点施密特电路的特点:有两个稳定状态有两个稳定状态 输入信号在上升和下降过程中，电路状态输入信号在上升和下降过程中，电路状态 转转换的输入电平不同换的输入电平不同 电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡沿变陡6.3 施密特触发器施密特触发器 13第13页，本讲稿共40页一、电路组成14第14页，本讲稿共40页二、工作原理上限阈值电压上限阈值电压V VT+T+=（2/32/3）V Vcccc下限阈值电压下限阈值电压V VT-T-=（1/31/3）V Vcccc回差电压施密特触发器电压传输特性曲线vIvOo15
7、第15页，本讲稿共40页CB555二、工作原理16第16页，本讲稿共40页主要用于主要用于波形变换、脉冲整形波形变换、脉冲整形及及脉冲鉴幅脉冲鉴幅等。等。三、施密特触发器的应用1.1.波形变换波形变换将变化缓慢的非矩形波变换为矩形波。将变化缓慢的非矩形波变换为矩形波。CB55517第17页，本讲稿共40页2.脉冲整形脉冲整形 将将一一个个不不规规则则的的或或者者在在信信号号传传送送过过程程中中受受到到干干扰扰而而变变坏坏的的波波形形经经过过施施密密特特电电路路，可可以以得到良好的波形得到良好的波形,这就是施密特电路的整形功能。这就是施密特电路的整形功能。CB55518第18页，本讲稿共40页3
8、.脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别 利利用用施施密密特特电电路路,可可以以从从输输入入幅幅度度不不等等的的一一串串脉脉冲冲中中,去去掉掉幅幅度度较较小小的的脉脉冲冲,保保留留幅幅度度超超过过V VT+T+的的脉冲脉冲,这就是幅度鉴别。这就是幅度鉴别。VT+VT-CB55519第19页，本讲稿共40页施密特触发器总结有两个稳定状态有两个稳定状态脉冲周期取决于输入脉冲周期脉冲周期取决于输入脉冲周期20第20页，本讲稿共40页6.4 单稳态触发器单稳态触发器稳态稳态暂稳态暂稳态vI自动自动21第21页，本讲稿共40页一、电路组成22第22页，本讲稿共40页vIvOvC23第23页，本讲稿共40页二、工作原理
9、1.电路的稳态电路的稳态暂稳态暂稳态24第24页，本讲稿共40页2.跳变条件触发信号25第25页，本讲稿共40页3.暂稳态维持时间电容充电时间电容充电时间26第26页，本讲稿共40页 4.工作过程vIvOvCvIvOvC27第27页，本讲稿共40页5 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw28第28页，本讲稿共40页 单单稳稳态态触触发发器器是是常常见见的的脉脉冲冲基基本本单单元元电电路路之之一一,它被广泛的用作脉冲的定时和延时。它被广泛的用作脉冲的定时和延时。脉冲的定时脉冲的定时 由由于于单单稳稳态态触触发发器器能能产产生生一一定定宽宽度度tw的的矩矩形形输输出出脉脉冲冲,利利用用这这个个矩矩形形脉脉
10、冲冲去去控控制制某某电电路路，使使它它在在tw时时间间内动作内动作(或不动作或不动作),这就是脉冲的定时。这就是脉冲的定时。三、单稳态触发器的应用29第29页，本讲稿共40页图图示示是是利利用用输输出出宽宽度度为为tw的的矩矩形形脉脉冲冲作作为为与与门门输输入入信信号号之之一一,只只有有在在tw时时间间内内,与与门才开门门才开门,信号信号A才能通过与门。才能通过与门。定定定定时时时时30第30页，本讲稿共40页整整整整形形形形延延延延时时时时31第31页，本讲稿共40页单稳态触发器的特点稳态稳态暂稳态暂稳态脉冲宽度脉冲宽度既暂稳态维持时间由电路自身既暂稳态维持时间由电路自身参数决定参数决定输出
11、脉冲周期输出脉冲周期由输入脉冲决定由输入脉冲决定32第32页，本讲稿共40页6.5 多谐振荡器多谐振荡器 两个暂稳态两个暂稳态电路在两个暂稳态之间自动来回转换，电路在两个暂稳态之间自动来回转换，暂稳态持续时间由电路自身参数决定。暂稳态持续时间由电路自身参数决定。33第33页，本讲稿共40页一、电路组成(a)电路 1&uc+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D R1 R2 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCvOvC34第34页，本讲稿共40页二、工作原理ucuotttP
12、1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形 1&uc+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D R1 R2 35第35页，本讲稿共40页三、三、电路振荡周期电路振荡周期T电路振荡频率 占空比占空比36第36页，本讲稿共40页该电路的振荡周期为该电路的振荡周期为 37第37页，本讲稿共40页多谐振荡器的特点无稳态无稳态脉冲宽度脉冲宽度既既占空比占空比由电路自身由电路自身参数决定参数决定输出脉冲周期输出脉冲周期由电路参数决定由电路参数决定39第39页，本讲稿共40页本章重点1、555集成定时器的电路组成、工作原理和基本功能。2、555定时器构成的施密特触发器，单稳态触发器输入电压uI与输出电压uO之间的关系，多谐振荡器振荡周期的估算方法。电路中定时元件RC的作用。40第40页，本讲稿共40页