第20章脉冲波形的产生和变换ppt课件.ppt

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1、第20章脉冲波形的产生和变换20.1单稳态及多谐振荡器20.2施密特触发器20.3555定时器及其应用习题2020.1单稳态及多谐振荡器描述矩形脉冲波形的特性主要有以下几个主要参数（见图20.1）图20.1矩形脉冲的特性参数20.1.1单稳态触发器单稳态触发器的工作特性具有如下特点：(1)有稳态和暂态两个工作状态；(2)在外界触发脉冲的作用下，可从稳态转到暂态，在暂态维持一段时间后，再自动返回到稳态；(3)暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度无关。1.门电路组成的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器如图20.2所示。图20

2、.2微分型单稳态触发器1.门电路组成的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器如图20.2所示。对于CMOS电路，可近似认为UOH≈VDD，UOL≈0，在稳态下UI=0，UI2=VDD，UO=0，UO1=VDD，电容上没有电压。当输入触发脉冲UI加到输入端时，由Rd、Cd组成的微分电路的输出端得到一个很窄的正、负脉冲电压Ud，当Ud上升到UTH以后，将引发如下的正反馈过程:Ud↑→UO1↓→UI2↓→UO↑使UO1迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能突变,因此UI2也同时跳变为低电平，并使UO跳变为高电平，电路进入暂态。此时即使Ud回到低电平，

3、UO仍将维持高电平。与此同时，电容C开始充电，且随着充电过程的进行，UI2逐渐升高，当升到UI2=UTH时，将引发另一个正反馈过程：UI2↑→UO↓→UO1↑整个过程的波形变化如图20.3所示。图20.3微分型单稳态触发器波形图各种参数的计算如下：脉冲宽度输出脉冲幅度Um=UOH-UOL≈VDD为了保证单稳态触发器脉冲的宽度准确无误，输入触发脉冲的时间间隔T（重复周期）应满足：T≥TW+Tre其中，电路恢复时间Tre=(3~5)R·C2.集成单稳态触发器集成单稳态触发器的特点是:在TTL和CMOS电路产品内部具有上升沿与下降沿触发的控制和置零功能，连线较少，采取了温度补偿

4、措施等。常见的型号有74121（TTL型）、74221（TTL型）、74123（TTL型)和CCL14528（CMOS型）等。3.单稳态触发器的应用(1)脉冲形态是指脉冲信号在经过长距离传输后，脉冲波形发生变化，经过单稳电路后，使波形变为符合要求的波形，如图20.4所示。脉冲的宽窄根据具体要求而定。图20.4整形示意图（2）脉冲延时（展宽）如图20.5所示。图20.5脉冲延时示意图20.1.2多谐振荡器1.对称式多谐振荡器图20.6所示为对称式多谐振荡器的典型电路。它由反相器G1、G2和耦合电容C1、C2及电阻RF1、RF2组成。其中G1、G2与C1、C2构正反馈电路。R

5、F1、RF2控制G1、G2，使之工作在电压传输特性的转折点。从图20.6可见，该电路是利用RC的充放电分别控制G1、G2门的开通与关断来实现自激振荡。图20.6对称式多谐振荡器假如由于某种原因（例如电源或外界的干扰）使UI1有一个微小变化（正跃变），则必然会得到下列的正反馈过程:UI1↑→UO1↓→UI2↓→UO2↑使UO1迅速跳变为低电平，UO2跳变为高电平，电路进入第一个暂稳态。与此同时，UO2开始经RF2向C1充电，C2开始经RF1放电。随着C1的充电，UI2逐渐上升到G2的阈值电压UTH时，UO2开始下降，并引起另一个正反馈过程：UI2↑→UO2↓→UI1↓→UO

6、1↑从而使UO迅速跳变至低电平，电路进入第二个暂态。同时C2开始充电，而C1开始放电。随着C2充电，UI1逐渐升高到G1的UTH后，电路又迅速返回到第一个暂态。因此，电路是不停地在两个暂态之间往复转换，在输出端不断地发出矩形电压脉冲,如图20.7所示。图20.7矩形电压脉冲形成示意图从上面的分析可知，输出脉冲的周期等于两个暂态持续时间之和，每个暂态持续时间与C1、C2的充放电有关。若取RF1=RF2=RF，C1=C2=C，UTH=1.4V，UOL=0V，UOH=3.6V，则振荡周期为T=2TW≈1.4RFC由此可知，改变R和C可改变T。2.石英晶体多谐振荡器石英晶体的符号

7、、电抗频率特性及石英晶体多谐振荡器电路如图20.8所示。图20.8石英晶体符号、电抗频率特性及多振荡器电路(a)符号；(b)频率特性；(c)电路20.2施密特触发器1.CMOS门电路构成的施密特触发器图20.9所示为CMOS门电路构成的施密特触发器。图20.9CMOS门电路构成的施密特触发器如图20.9所示，当UI从0逐渐升高并达到UTH时，G1进入电压传输特性的转折区，引起正反馈，过程如下：UI↑→UO1↓→UO↑这时电路的状态迅速转换为UO=UOH≈VDD由此可求出UI上升过程中电路状态发生转换所对应的输入电平为UT+（正