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1、第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形第第5章章脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形脉冲信号的产生与整形是在实际工作和较大规模的电路系统中脉冲信号的产生与整形是在实际工作和较大规模的电路系统中经常遇到的技术环节。通过本章的学习要掌握脉冲信号产生与经常遇到的技术环节。通过本章的学习要掌握脉冲信号产生与整形的原理、方法以及用于脉冲信号整形和产生的器件的工作整形的原理、方法以及用于脉冲信号整形和产生的器件的工作方式和实际应用。方式和实际应用。学习内容：学习内容：施施密密特特触触发发器器的的工工作作原原理理和和应应用用，555定定时时器器的的工工作作原原理理和和应应用，各种信号参数的
2、计算。用，各种信号参数的计算。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形施密特触发器施密特触发器一、用门电路组成的施密特触发器一、用门电路组成的施密特触发器下图为由下图为由G1和和G2两个两个CMOS反相器组成的施密特触发器，输入反相器组成的施密特触发器，输入电压电压u经电阻经电阻R和和R分压来控制反相器的工作状态，要求分压来控制反相器的工作状态，要求RR。右右图图分分别为别为施密特触施密特触发发器反相器反相输输出和同相出和同相输输出的出的逻辑逻辑符号。框符号。框内的内的“”为施密特触发器的限定符号。为施密特触发器的限定符号。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形所以同
3、理第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形2工作原理工作原理施密特触发器有两个稳定状态，而施密特触发器有两个稳定状态，而这两个稳定状态的维持和转换这两个稳定状态的维持和转换完全取决于输入电压的大小。完全取决于输入电压的大小。只要输入电压只要输入电压u上升到略大于上升到略大于U+或下降到略小于或下降到略小于U时，施密特触发器的输出状态就会发时，施密特触发器的输出状态就会发生翻转，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲生翻转，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。3施密特触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性输入电压输入电压uI上升到使电路状态发生翻转时的值，称为上升到使电路状态发生翻转时的值，称为
4、正向阈值电正向阈值电压压，用用U+表示表示。输入电压。输入电压u下降到使电路状态发生翻转时的下降到使电路状态发生翻转时的值，称为值，称为负向阈值电压负向阈值电压，用用U表示表示。施密特触发器的正向阈。施密特触发器的正向阈值电压值电压U+和负向阈值电压和负向阈值电压U的差值，称为的差值，称为回差电压回差电压，用，用U表示表示。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形电压传输特性反映的是触发器输出电压随输入电压变化的规律电压传输特性反映的是触发器输出电压随输入电压变化的规律.反相施密特触发器电压传输特性反相施密特触发器电压传输特性同相施密特触发器电压传输特性同相施密特触发器电压传输特性
5、随着输入电压的升高随着输入电压的升高和降低，输出电压呈和降低，输出电压呈反相变化趋势。反相变化趋势。随着输入电压的升高随着输入电压的升高和降低，输出电压呈和降低，输出电压呈同相变化趋势。同相变化趋势。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形二、集成施密特触发器二、集成施密特触发器1TTL集成施密特触发器集成施密特触发器 右图左为施密特触发六反相右图左为施密特触发六反相器器CT7414CT7414和和CT74LS14CT74LS14的逻辑符的逻辑符号，它有六个独立的施密特反号，它有六个独立的施密特反相器。相器。右图右为施密特触发双右图右为施密特触发双4 4输入与非门输入与非门CT74
6、13CT7413和和CT74LS13CT74LS13的逻辑符号。的逻辑符号。TTL集成施密特与非门和缓冲器有如下特点：集成施密特与非门和缓冲器有如下特点：可将变化非常缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。可将变化非常缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。具有阈值电压和回差电压温度补偿。因此，电路性能的一致性好。具有阈值电压和回差电压温度补偿。因此，电路性能的一致性好。具有很强的抗干扰能力具有很强的抗干扰能力第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形2集成施密特触发器左图为施密特六反相器左图为施密特六反相器CC40106的的逻辑符号。右图为施密特触发四逻辑符号。
7、右图为施密特触发四2输入输入与非门与非门CC4093的逻辑符号。的逻辑符号。当电源电压当电源电压VDD变化时，对变化时，对CMOS施施密特触发器的电压传输特性也会产生一密特触发器的电压传输特性也会产生一定的影响。由于集成定的影响。由于集成CMOS施密特触发施密特触发器内部参数离散性的影响，因此，其器内部参数离散性的影响，因此，其U+和和U也有较大的离散性。也有较大的离散性。CMOS集成施密特触发器具有如下特点集成施密特触发器具有如下特点：可将变化非常缓慢的信号变换为上升沿和下降沿很陡直的脉冲信号。可将变化非常缓慢的信号变换为上升沿和下降沿很陡直的脉冲信号。在电源电压在电源电压VDD一定时，触发
8、阈值电压稳定，但其值会随一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随VDD变化。变化。电源电压电源电压VDD变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。抗干扰能力很强。抗干扰能力很强。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形三、施密特触发器的应用三、施密特触发器的应用1用于波形变换施密特触发器可用于将三角波、正弦波及其它不规则信号变换成施密特触发器可用于将三角波、正弦波及其它不规则信号变换成矩形脉冲。矩形脉冲。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形2用于脉冲整形当传输的信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的当传输的信号受到干扰而发生畸变时，可利
9、用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲。回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形3用于脉冲幅度鉴别如输入信号为一组幅度不等的脉冲，而要求将幅度大于如输入信号为一组幅度不等的脉冲，而要求将幅度大于+的的脉冲信号挑选出来时，则可用施密特触发器对输入脉冲的幅度进脉冲信号挑选出来时，则可用施密特触发器对输入脉冲的幅度进行鉴别。行鉴别。第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形定时器及其应用定时器及其应用555定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多
10、功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。一、一、555定时器的电路结构及其工作原理定时器的电路结构及其工作原理第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形二、用二、用555定时器组成施密特触发器定时器组成施密特触发器当输入当输入uI I时，时，uC1C11 1、uC C1 1，基本基本RSRS触发器保持原触发器保持原状态不变，输出状态不变，输出uO OUOUO。当当输输入入uI时，时，电压电
11、压比比较较器器C1和和C2的的输输出出uC11，uC20，基，基本本RS触触发发器置器置1，1、0，这时输这时输出出uOUOH。当当输输入入uI电压电压比比较较器器C1和和C2的的输输出出uC10，uC21，输输出出uO由高电平跃到低电由高电平跃到低电平，即平，即uO0。时，时，第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形施密特触发器的工作波形图施密特触发器的工作波形图施密特触发器的电压传输特性施密特触发器的电压传输特性第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形用用555定时器组成多谐振荡器定时器组成多谐振荡器多谐振荡器工作波形多谐振荡器工作波形第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形多谐振荡器波形参数多谐振荡器波形参数 多谐振荡器的振荡周期为：多谐振荡器的振荡周期为：T Tt+t t（R R+R R）C Cln2 0.72 0.7（R R+R R）C C多谐振荡器的振荡周期多谐振荡器的振荡周期T T为为:Tt+t0.7（R+2R）Ct为电容电压由为电容电压由 充到充到所需的时间所需的时间t为电容电压由为电容电压由 降到所需的时间。所需的时间。tRCln20.7RC第第5 5章章 脉冲信号产生与整形脉冲信号产生与整形占空比可调的多谐振荡器占空比可调的多谐振荡器 多谐振荡器的振荡周期多谐振荡器的振荡周期T T为为:Tt+t0.7（R+2R）C