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1、第6章脉冲波形的产生和整形1本讲稿第一页，共四十页第六章第六章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 6.1 概述概述6.2 5556.2 555定时器及其应用定时器及其应用6.3 6.3 施密特触发器施密特触发器6.4 6.4 单稳态触发器单稳态触发器6.5 6.5 多谐振荡器多谐振荡器 2本讲稿第二页，共四十页 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,
2、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给给出出了几种常见的脉冲信号波形。了几种常见的脉冲信号波形。6.1 概述概述3本讲稿第三页，共四十页 图图6.1 6.1 几种常见的脉冲信号波形几种常见的脉冲信号波形(a)(a)矩形波；矩形波；(b)(b)方波；方波；(c)(c)尖脉冲；尖脉冲；(d)(d)锯齿波；锯齿波；(e)(e)三角波；三角波；(f)(f)阶梯波阶梯波4本讲稿第四页，共四十页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
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本讲稿第五页，共四十页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成于定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一一体的电子器件。它使用方便体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强带负载能力较强,目目前得到了非常广泛的应用。前得到了非常广泛的应用。6本讲稿第六页，共四十页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4.516
4、V外接外接电容电容200mA低于低于VCC1-3V7本讲稿第七页，共四十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0.01F 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本讲稿第八页，共四十页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本讲稿第九页，共四十页R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/300011R=
5、1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。10本讲稿第十页，共四十页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。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、VTL
6、VCC/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本讲稿第十二页，共四十页 施密特触发器是波形变换电路。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 转换的输入电平不同转换的输入电平不同 电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡变陡6.3 施密特触发器施密特触发器 13本讲稿第十三页，共四十页一、电路
7、组成一、电路组成14本讲稿第十四页，共四十页二、工作原理二、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回差电压回差电压施密特触发器电压传输特性曲线vIvOo15本讲稿第十五页，共四十页CB555二、工作原理二、工作原理16本讲稿第十六页，共四十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本讲稿第十七页，共四十
8、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，可以得到良好的波形路，可以得到良好的波形,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本讲稿第十八页，共四十页3.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,保保留幅度超过留幅度超过V VT+T+的脉冲的脉冲,这就是幅度鉴别。这就是幅度鉴别。VT+VT-CB55519本讲稿第十九页，共四十页施密特触发
9、器总结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本讲稿第二十页，共四十页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本讲稿第二十一页，共四十页一、电路组成电路组成22本讲稿第二十二页，共四十页vIvOvC23本讲稿第二十三页，共四十页二、工作原理二、工作原理1.电路的稳态电路的稳态暂稳态暂稳态24本讲稿第二十四页，共四十页2.2.跳变条件跳变条件触发信号触发信号25本讲稿第二十五页，共四十页3.暂稳态维持时间暂稳态维持时间电容充电时间电容充电时间26本讲稿第二十六页，共四十页 4.工作过程工作过程vIvOvCvI
10、vOvC27本讲稿第二十七页，共四十页5 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw28本讲稿第二十八页，共四十页 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时时间间内内动动作作(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单稳态触发器的应用29本讲稿第二十九页，共四十页图图示示是是利
11、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,与与门门才才开门开门,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本讲稿第三十页，共四十页整形整形整形整形延延延延时时时时31本讲稿第三十一页，共四十页单稳态触发器的特点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本讲稿第三十二页，共四十页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
12、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本讲稿第三十三页，共四十页一、一、电路组成电路组成(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本讲稿第三十四页，共四十页二、二、工作原理工作原理ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形 1&uc+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +
13、2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D R1 R2 35本讲稿第三十五页，共四十页三、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本讲稿第三十六页，共四十页该电路的振荡周期为该电路的振荡周期为 37本讲稿第三十七页，共四十页多谐振荡器的特点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本讲稿第三十九页，共四十页本章重点本章重点1 1、555555集成定时器的电路组成、工作原理和基本功能。集成定时器的电路组成、工作原理和基本功能。2 2、555555定定时时器器构构成成的的施施密密特特触触发发器器，单单稳稳态态触触发发器器输输入入电电压压u uI I与与输输出出电电压压u uO O之之间间的的关关系系，多多谐谐振振荡荡器器振振荡荡周周期期的的估估算算方法。电路中定时元件方法。电路中定时元件RCRC的作用。的作用。40本讲稿第四十页，共四十页