《数字电子技术基础》——脉冲波形的产生与整形.ppt

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1、第6章脉冲波形的产生与整形6.1脉冲电路概述6.2单稳态触发器6.3施密特触发器6.4多谐振荡器6.5555定时器6.1脉冲电路概述脉冲信号：一般指那些瞬间突然变化，作用时间极短的电压或电流。数字电路中，一般指具有一定宽度和幅值且边沿陡峭的矩形脉冲（包括方波和矩形波）。一般来说，获得脉冲波形主要有两种途径：一种是利用脉冲信号发生器直接产生符合要求的矩形脉冲；另一种就是利用整形电路对已有信号进行变换，最终得到符合要求的矩形脉冲。整形电路并不能自行产生脉冲信号，只能把其它形状的信号，如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。6.2.1门电路构成的单稳态触发器

2、6.2单稳态触发器6.2.2集成单稳态触发器单稳态触发器--只有一个稳定状态的触发器。特点：在未加触发脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲到来时，电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时间后，电路又自动返回稳定状态。暂稳定状态维持的时间长短，取决于电路的参数（RC），与触发脉冲无关。6.2.1门电路构成的单稳态触发器1．工作原理用门电路和RC元件来构成的单稳态触发器。其中RC电路为微分形式，我们把它叫做CMOS或非门微分型单稳态电路。设定CMOS反相器的阈值电压UTH≈为便于讨论，在本章我们把CMOS门电路的电压传输特性理想化：电路中CMOS门的UOH≈UDD

3、、UOL≈0V。（1）无触发信号，电路处于稳态。则或非门G1的两个输入均为低电平，所以其输出uO1为高电平（）。即uI为低电平时，电路处于稳定状态。此时uI2为高电平，反相器G2的输出uO为低电平。即电容器C两端的电压接近为0V（uO1，uI2均为高电平），电路稳定。稳定状态下有：，uO1↓→uO↑（2）触发信号到来，电路进入暂稳态。当输入触发脉冲uI上升到G1门的阈值电压UTH，电路中将产生如下正反馈过程：uI↑→uI2↓→则门G1迅速导通，uO1很快从高电平跳变为低电平，而由于电容C两端的电压不能突变，所以uI2也同时跳变为低电平，门G2截止，输出uO跳变为

4、高电平。此时即使触发信号uI撤除（即uI变为低电平），uO仍维持高电平。但电路的这种状态不能长久保持，所以叫做暂稳态。暂稳态时（3）电路自动从暂稳态回复至稳态。暂稳态期间，，电源UDD经电阻R和G1门导通电路对电容C充电，uI2按指数规律上升，当uI2上升到UTH时，电路又产生正反馈：uI2↑→uO↓→uO1↑若此时触发脉冲已消失，即uI为低电平，则上述正反馈使G1门迅速截止，G2门迅速导通，uO1跳变到高电平，由于电容C两端电压不能突变，所以uI2也将跟随uO1上跳。一般由于保护二极管的钳位作用，uI2上跳至同时输出返回到的状态。UDD+ΔU≈UDD此后电容C

5、通过电阻R和G2门的导通电路放电，最终使电容C上的电压恢复到稳定状态时的初始值，电路从暂稳态回复到稳态。2．电路波形由波形图可知，若uI的正脉宽大于暂态脉宽tw，在电路由暂态返回到稳态时，由于门G1被uI封锁住了，会使输出uO的下降沿变缓，波形质量下降。此时可以在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，另外要注意，对于不同逻辑门组成的单稳态触发器，电路的触发信号和输出脉冲是不一样的。3．电路主要参数计算（1）输出脉冲宽度tw。由波形图知，输出脉冲宽度tw为电容C充电过程。即uI2从0V上升到UTH所需的时间。将，，代入上式可得：（2）恢复时间tre。在暂稳态结束

6、后，电路还需要一段恢复时间，以便将电容在暂稳态期间所充的电荷释放掉，使电路恢复到初始的稳定状态。（3）分辨时间td。显然，要保证电路正常工作，两个相邻的输入触发脉冲之间必须有一定的时间间隔，那么所允许的最小时间间隔即为分辨时间td。6.2.2集成单稳态触发器1．集成单稳态触发器的两种触发方式不可重复触发单稳态触发器--暂稳态期间，即使再次受到触发脉冲的作用，也不会影响电路既定的暂稳态过程，输出的脉冲宽度仅由R、C参数确定；可重复触发单稳态触发器--进入暂稳态时，若再加入触发脉冲，单稳态触发器将会被重新触发，暂稳态将以最后一个脉冲触发沿为起点，再延长一个脉冲宽度，

7、即tw时间后，电路才会回到稳态.沿为起点，再延长一个脉冲宽度以最后一个脉冲触发两种单稳态触发器的工作波形。2．集成单稳态触发器74121TTL集成器件74121属于不可重复触发的单稳态触发器，在微分型单稳态触发器的基础上附加输入触发信号控制电路和输出缓冲电路形成。输入控制电路主要用于实现上升沿触发或下降沿触发的控制。输出缓冲电路则是为了提高单稳态触发器的负载能力。74121引脚图输入输出A1A2BQ0×101×0101××00111×011↓1↓11↓↓10×↑×0↑集成单稳态触发器74121的逻辑功能表由功能表可见，74121具有边沿触发的性质，在稳定状态下，

8、单稳态触发器的输出Q=0