脉冲波形的产生与变换(I)

《脉冲波形的产生与变换(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章脉冲波形的产生与变换本章主要讨论几种脉冲信号产生及脉冲信号变换的基本单元电路：多谐振荡器、施密特触发器、单稳态触发器。重点介绍用555定时器组成的各类脉冲产生与变换电路。8.1概述8.4施密特触发器8.2多谐振荡器8.3单稳态触发器8.1概述数字系统中的脉冲信号通常由以下几种形式获得：⑴由信号发生器直接产生；⑵由传感器变换来的电信号经过整形或变换而得。脉冲波形产生与变换电路的组成产生脉冲信号的电路主要由三部分组成。开关元件：正反馈电路：延迟电路：开关元件保证电路能输出高、低两种电平。作用是当电路处于相对稳

2、定状态时由它维持着这一稳定状态；当电路状态发生转变时，又能促进其状态的改变。作用是控制电路从一个状态转换到另一个状态时所需的时间，通常延迟电路的输出又是促使电路状态发生转变的外界因素。RC延迟电路由电路理论可知，对于一阶电路而言，用三要素法即可进行电路的暂态分析,其公式为f(t)=f(∞)+[f(0+)-f(∞)]e-t/τ(8.1.1)式中f(0+)为初始值，f(∞)为正常情况下应达到的最终值，τ为时间常数。通常f(t)还未到达f(∞)时电路状态就已经发生改变，因此，常利用f(t)反过来求解状态转换所需时间，

3、其公式为(8.1.2)二.555定时器555定时器是目前在信号产生和变换电路中应用得非常广泛的一种中规模集成电路。电路结构原理它由分压器三个5KΩ电阻、两个比较器C1和C2、基本RS触发器以及输出缓冲级G2和开关放电管T组成。UCC⒈分压器分压器上的两个分压点a和b的电平由电源UCC和电压控制端共同控制，为比较器提供基准电平。当⑤脚悬空时，Ua=2UCC/3，Ua=UCC/3。如果改变⑤脚的输入，则可改变a、b的基准电平。⒉比较器及基本RS触发器比较器C1的反相输入端和C2的同相输入端分别作为高触发端TH和低触

4、发端TL与外电路相连，输出与RS触发器相连。设⑤脚悬空。当TH的电平U6＞Ua，TL的电平U2＞Ub时，比较器C1端输出为低电平，比较器C2输出为高电平，基本RS触发器输出状态为10；当TH的电平U6＜Ua，TL的电平U2＜Ub时，比较器C1端输出为高电平，比较器C2输出为低电平，向基本RS触发器输出状态为1；当TH的电平U6＜Ua，TL的电平U2＞Ub时，比较器C1端和比较器C2输出均为高电平，基本RS触发器状态不变。⒊输出缓冲级和放电管输出状态uo由RS触发器的输出端C点电平高低决定。而当复位端为低电平时，

5、不管C点状态如何，输出uo均为低电平UOL。正常工作时应将复位端接高电平。由G2构成的缓冲级主要使电路有较大的输出电流。此外，缓冲级的存在还可以隔离负载对555定时器的影响。放电管T的状态由G1的状态控制，当G1输出高电平时T导通，当G1输出低电平时T截止，放电管的输出端通常外接延迟元件，用以控制暂态的维持时间。输入输出高触发端TH低触发端TL复位（RD）输出（uo）放电管T××00导通＞2UCC/3＞UCC/310导通＜2UCC/3＜UCC/311截止＜2UCC/3＞UCC/31不变不变8.2多谐振荡器多谐振

6、荡器又称无稳态触发器。它没有稳定的输出状态，而只有两个暂稳态。当电路接通电源后就进入处于某一暂稳态，经过一段时间电路可以自动地触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列方波。因此，多谐振荡器又称为方波发生器。构成多谐振荡器主要器件有与非门组成、555定时器或石英晶体一.由与非门组成的多谐振荡器设与非门的开门电平与关门电平相等，均记为Uth。⒈从第一暂稳态自动翻转到第二暂稳态的过程设电路在t=0接入电源时uo为低电平UOL→G1输出uo1为高电平UOH→uo2为低电平UOL。由于此时电容器C两端的电

7、压为0，故ui3也为高电平UOH→输出uo仍为UOL（R2值很小），电路进入第一暂稳态。CG1G2uO1R11G311uO2uOui3R2UOLUOHUOL+-iUOH以后，高电平uo1通过电阻R1对电容C正向充电→ui3↓，当其下降到与非门的关门电平Uth时→G3关闭→uo=UOH→uo1=UOL→uo2=UOH，电路进入第二稳态。跃变前瞬间电容器C两端的电压uC=UOH-Uth>0。UthUOHUOLUOHCG1G2uO1R11G311uO2uOui3R2UthUOHUOLUOH⒉从第二暂稳态自动翻转到第一

8、暂稳态的过程由于电容器两端的电压不能突变，当uo1（C的左端）从高电平UOH跃变到低电平UOL时，则ui3（C的右端）的电平从Uth跃变成Uth-(UOH-UOL)=Uth+UOL-UOH,此电平可保证输出uO维持在高电平UOH上。进入第二暂稳态以后，高电平uo2通过电阻R1对电容C反向充电→ui3↑=开门电平Uth→uo↓=UOL→uo1↑=UOH、uo2↓=UOL，电路返回第一暂稳