数字电路基础_d07-01脉冲波形发生器及整形电路

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1、7.1脉冲波形发生器及整形电路7.1.1施密特触发器施密特触发器(SchmittTrigger)是一种经常使用的脉冲波形变换电路。它具有两个重要的特性：①施密特触发器是一种电平触发器，它能将变化缓慢的信号(如正弦波、三角波及各种周期性的不规则波形)变换为边沿陡峭的矩形波；②输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的触发转换电平(阀值电平)，与输入信号从高电平下降的过程中对应的触发转换电平是不同的，即电路具有回差特性。由于施密特触发器的广泛应用，所以无论是在TTL还是CMOS电路中，都有集成施密特触发器产品。下

2、面以典型的TTL集成施密特触发器SN7413为例，分析施密特触发器。1．电路结构及工作原理(1)电路结构典型的TTL集成施密特触发器SN7413的逻辑电路如图7-1-l(a)所示，图7-1-1(b)为逻辑符号图。该电路由四部分组成：·输入级——由二极管与门电路构成，可完成对输入信号逻辑与的功能。·施密特电路——由VTl和VT2管构成的射极耦合触发电路。·倒相放大级——由VT3、VD5、VT4管构成，完成电平的偏移和倒相。·输出级—由VT5和VT6构成推拉输出级。图7-1-1SN7413集成施密特触发器电路的输入级附加

3、了与逻辑功能：在电路的输出级附加了反相的逻辑功能，所以它又称施密特触发器与非门。(2)电路的工作原理从电路的组成可以看出，整个电路的核心部分是由VTl、VT2、R2、R3和R4组成的施密电路，设电路的输入电压为三角波，如图7-l-2(a)所示。其工作原理如下：①当输入电压Ui为低电平时，电路中Pl点为低电平，VTl管截止，VT2管饱和导通，VT2管的发射极电流在电阻R4上的电压UR4＝Ie2R4，即为P2点的电压，VT2管的集电极电压Uc2(＝Uces2十Ie2R4)使VT3、VT4、和VT6管均截止，电路的输出Uo

4、为高电平。②当输入电压Ui由低电平逐渐上升，并使VTl管的Ubel＞0.7V时，VT1管转为导通。电路发生如下所示的正反馈链锁反应过程Ui↑→Up1↑→ic1↑→Uc1↓→ic2↓→Up2↓→Ub1↑→

5、↑________________________________________

6、导致电路迅速翻转到VTl管导通，VT2管截止的状态。此时，流过R3的电流使VT2管饱和导通，ie2在R6上的压降足以使VT4、VT6管饱和导通。所以此时电路的输出电压为低电平。由以上分析可知，电路的上限触发阀值电平为＝Ie2·R4若输

7、入电压继续土升，电路的状态不会改变，输出电压仍为低电平。③输入电压Ui达最高值后开始下降，当下降到Ui=UT(+)，时，电路的状态仍保持不变，这是因为此时VTl管饱和导通,VT2截止的状态，使电路依旧处于输出为低电平的状态。④当输入电压飘继续下降到Ui＝UT(-)=Ie1R4时，电路又发生另一个正反馈链锁反应过程：Ui↓→Up1↓→ic1↓→Uc1↑→ic2↑→Up2↑→Ub1↓→

8、↑_______________________________________

9、导致电路迅速返回到VTl管截止，VT2管导通的状态，电

10、路的输出电压U。由低电平跃跳到高电平。若Ui继续下降，电路仍然保持在这种状态。(3)电路的滞后特性电路的滞后特性又称为回差特性。由上述分析可知，输入电压Ui在上升和下降过程中，电路发生状态转换的阀值电平的值是不同的，则称电路有滞后电压传输特性，如图7-l-2(b)所示，其滞后电压为ΔUT＝UT(十)一UT(—)＝Ie2R4一Ie1R4此关系曲线就是施密特触发器的电压传输特性，施密特触发器的状态转换要由输入信号来触发，同时输出的高、低电平也依赖输入信号的高、低电平来维持：有时也用图7-1-2(c)表示施密特触发器的逻辑

11、符号。2．施密特触发器的应用(1)用于波形变换施密特触发器能将正弦波、三角波及各种周期性的不规则波形变换为边沿陡峭的矩形脉冲输出。图7-1-3所示,就是将由直流分量和三角波叠加的信号，经施密特触发器变换成同频率的矩形脉冲信号的例子。(2)用于脉冲整形若施密特触发器的输入信号是一种在脉冲的顶部和前后沿均受到严重干扰、发生畸变的电路的抗干扰能力，收到满意的整形效果。(3)用于脉冲信号的鉴幅当施密特触发器的输入信号是一串幅度不等的脉冲时，可通过调整电路的UT(+)，和UT(-)，使只有当输入信号的幅度超过UT(+)的脉冲时

12、才能使施密特触发器的状态翻转，从而得到所需的矩形脉冲信号。施密特触发器能将幅度大于UT(+)的脉冲选出，具有脉冲鉴幅的能力。施密特触发器用于脉冲幅度鉴别；7.1.2单稳态触发器单稳态触发器的工作特性如下①电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。②在外加触发信号的作用下，电路才能从稳定状态翻转到暂稳态。③暂稳态维持一段时间后，电路将自动返回到稳定状态。