脉冲波形的产生和整形课件.ppt

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1、本章的重点：1.施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器典型电路的工作原理，以及电路参数和性能的定性关系；2．555定时器的应用；3．脉冲电路的分析方法。本章的难点：分析脉冲电路时使用的是分析非线性电路过渡过程的方法，而且在分析电路时必须考虑集成电路在不同工作状态下输入端和输出端的等效电路。因此，脉冲电路的分析方法是本章的难点。第十章脉冲波形的产生和整形脉冲信号：指突然变化的电压或电流。脉冲电路的研究重点：波形分析。数字电路的研究重点：逻辑功能。获得脉冲波形的方法主要有两种：1．利用脉冲振荡电路产生；2．是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换，使之符合

2、系统的要求。以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及其主要应用简介）1.施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；2.单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；3.多谐振荡器：产生矩形脉冲；4.555定时器及应用10.1概述本章只讨论矩形脉冲。矩形脉冲的主要参数：脉冲周期T；脉冲频率：脉冲幅度VM；脉冲宽度tW；上升时间tr；下降时间tf；讨论三种脉冲电路：施密特触发器；单稳态触发器；多谐振荡器。每种电路都有三种构成方式：集成；用门电路构成；用555电路构成。f

3、=1/T占空比q：q=tw/T.10.1概述主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波。特点：⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平触发。⑵电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。10.2施密特触发器10.2.1用门电路构成的施密特触发器1.电路组成两个CMOS反相器，两个分压电阻。用门电路构成的施密特触发器（a）电路（b）逻辑符号工作原理（1）工作过程设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2

4、，工作波形与电压传输特性施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。施密特触发器的工作波形及电压传输特性（a）工作波形（b）电压传输特性上限触发转换电平UT+下限触发转换电平UT－回差ΔUT=UT+－UT－（通常UT+＞UT－）改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT重要参数10.2.1用门电路构成的施密特触发器一、双极型IC10.2.2集成施密特触发器10.2.2集成施密特触发器器件74131.波形变换将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。10.2.3施密特触发器的应用2.脉冲整形在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波

5、形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。波形畸变边沿振荡10.2.3施密特触发器的应用3．脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。10.2.3施密特触发器的应用10.3单稳态触发器电路的特点:1.有两个状态——稳态、暂稳态；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，再自动返回；3.暂稳态维持时间长短取决于电路本身参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。单稳态触发器tWtW由电路内

6、部参数决定暂稳态稳态应用：脉冲整形、延时和定时10.3.1用门电路组成的单稳态触发器单稳态触发器的暂稳态通常由RC电路的充、放电过程来维持的。分两类：微分型积分型微分型单稳态触发器1.电路组成及工作原理由于图示电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路又称为微分型单稳态触发器。暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。集成门电路构成的单稳态触发器（1）输入信号uI为0时，电路处于稳态。uI2=VDD，uO=UOL=0，uO1＝UOH=VDD。（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合，使uI2产生负跳变，G2

7、输出uO产生正跳变；uO的正跳变反馈到G1输入端，从而导致如下正反馈过程：使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。当uI2上升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过程：使电路迅速由暂稳态返回稳态，uO1=UOH、uO=uO2=UOL。从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。2.主要参数（1）输出脉冲宽度tw输出脉

8、冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。根据uI2的波形可以计算出：tw≈0.7RC单稳态触发器工作