电工与电子技术第10章ppt课件.ppt

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1、第十章脉冲波形的产生与整形10.1脉冲的基本概念在前面的章节中已经知道，二进制数的1和0是由电路中输出的高电平和低电平来表示的。一个多位数的二进制数是由这样一些连续的高高低低的一连串电平组成的。这些表示数的高低电平，表现在图形上不仅具有突发性，而且延续时间很短，因此在数字电路中称为脉冲。无论是电路的输入还是输出，没有不涉及到脉冲信号的。在数字电路中，无论是计数，还是程序控制，它的输入脉冲的获取途径大致有两种：一种是来自脉冲振荡器(一般称为时钟脉冲发生器)，如多谐波发生器；另一种是由整形电路把已有的周期性变化的波形

2、变换为所需要的脉冲信号，如施密特触发器。近几年来，随着集成电路的广泛应用，以上电路都可以利用555定时器外接几个阻容元件方便地构成。由于所采用的振荡电路不同，所产生的振荡波形也形态各异，例如，有正弦波、矩形波、方波、三角波及锯齿波等，如图10.1所示。对于数字电路来说，它所需要的脉冲信号一是矩形波(或方波)，二是尖脉冲。由于这两类脉冲信号具有突发性的特点，即信号电平上升快，消失也快。因此它不仅能提高电路的工作速度，而且保证了电路工作的可靠性。图10.1脉冲信号的形式10.2脉冲的产生和整形电路10.2.1施密特触

3、发器施密特触发器(施密特触发与非门)主要用来将非脉冲波形式的信号(如正弦波，三角波等波形)变换成为脉冲波。在数字电路中它又可作为鉴别信号幅度、判断信号是否超过规定值用。施密特触发器输出有两种稳定状态，输出状态取决于输入信号的大小，当信号高于(或低于)规定值后，触发器输出状态发生变化。施密特触发器的基本电路和逻辑符号如图10.2所示。图10.2施密特触发器根据基本电路图，其工作原理如下：该电路由两个与非门交叉耦合联接而成，G2门的输出经电阻R2连在G1门的一个输入端GI1上。输入信号uI除直接作用在G1门的另一个输

4、入端GI2外，还通过电阻R1及二极管作用到R2所联接的输入端GI1上。当G2门的输出端Q为低电平时，信号uI将通过电阻R1、R2分压后作用到G1门的GI1这个输入端，电位。若G2门的输出端Q为高电平时，二极管D为反向偏置，GI1处的输入信号与uI无关，VI1等于G2门输出的高电平。当施密特触发器的输入端输入如图10.3所示三角波信号后，输入信号uI电平较低时，G1门的两个输入端GI1、GI2作用的信号值增大，当uI升至G1门的开门电平VON时，G1门的输出端的电平不会改变，因为GI2端输入的信号值，因此G1门的输

5、出端仍然是高电平。输入信号uI继续增加到uI´，使也达到G1门的开门电平值后，这时G1门输出电平将从高电平VOH变为低电平VOL，G2门的输出端Q电平将由低变为高电平VOH，如图9.3所示。Q端成高电平后二极管处于截止状态，输入信号uI不再作用到GI1端。图10.3施密特触发器的波形变换图施密特触发器输出端状态改变后，输入信号如有改变，只要其幅值不低于G1门的关门电平VOFF，G1门和G2门的输出状态不会改变，保持着为VOL和为VOH状态。当输入信号uI下降，其幅值低于G1门的关门电平VOFF后，GI2输入信号为

6、低电平，G1门输出端要变为高电平，端变回低电平。由以上分析可知，施密特触发器具有两个稳定输出状态，输出状态从=l、=0翻转成=0、=1或相反转化均取决于输入信号幅值的大小，但信号上升时促使输出状态改变的信号电压值UTH1与信号下降时促使输出状态改变的信号电压值UTH2不同，这两个电压值之差称为回差。施密特触发器工作时存在回差电压可以增加电路的抗干扰能力，否则输入信号幅值达到动作电压后，稍有干扰，就会造成输出状态不断发生变化，使工作不能稳定。10.2.2单稳态触发器单稳态触发器的输出只有一种稳定状态，例如Q=0、=

7、l。在外界触发信号作用下，电路的输出状态可以翻转为Q=1、=0，但是电路不能保持这种状态，经过一段时间后又会自动恢复到信号作用前的状态。单稳态触发器在外界触发信号作用下翻转，翻转后停留的时间称为单稳态的持续时间或延迟时间，这个时间的长短由电路外接电阻、电容的数值决定。单稳态触发器主要用于脉冲波形的整形和信号的延迟(定时)。单稳态触发器电路形式很多，下面通过由与非门构成的微分型单稳态触发器为例进行介绍。微分型单稳态触发器逻辑电路如图9.4(a)所示，两个与非门交叉耦合，G1门通过C2-R2电路将信号作用在G2门输入

8、端，与非门G2的输出端接在G1门的输入端。触发信号通过微分电路C1-R1输入到G1门的输入端。图10.4微分型单稳态触发器在图10.4(a)电路中，电阻R1>2kΩ、R2<1kΩ，没有触发信号输入时，因R2<1.4kΩ，根据与非门输入端电阻特性可知，VR2低于VTH，G2门输出为高电平，即=l。电阻R1>2kΩ,VR1高于VTH，G1门输出为低电平。Q=0、=l是这个电路