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第十章 脉冲波形的产生和整形

第十章 脉冲波形的产生和整形. 第10章 脉冲波形的产生和整形. 脉冲波形. —时序电路中的 CLK. 获取：. 直接产生 间接产生. —利用 多谐振荡器 产生脉冲波形。. —利用 施密特触发器 、 单稳态触发器 整形、变换得到。. 脉冲的整形. 第10章 脉冲波形的产生和整形. 10.1 概述 10.2 施密特 触发器 10.3 单稳态 触发器 10.4 多谐振荡器 10.5 555 定时器及其应用. 脉冲的产生. 下降时间 t f. 脉冲幅度 V m. 上升时间 t r. 脉冲宽度 t W. 脉冲周期 T.

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第十章 脉冲波形的产生和整形

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  1. 第十章 脉冲波形的产生和整形

  2. 第10章 脉冲波形的产生和整形 脉冲波形 —时序电路中的CLK 获取： • 直接产生 • 间接产生 —利用多谐振荡器产生脉冲波形。 • —利用施密特触发器、单稳态触发器整形、变换得到。

  3. 脉冲的整形 第10章 脉冲波形的产生和整形 • 10.1 概述 • 10.2 施密特触发器 • 10.3 单稳态触发器 • 10.4 多谐振荡器 • 10.5 555定时器及其应用 脉冲的产生

  4. 下降时间tf 脉冲幅度Vm 上升时间tr 脉冲宽度tW 脉冲周期T 10.1 概述 —脉冲波形参数 占空比q＝tW/T

  5. 10.2 施密特触发器(Schmitt Trigger) 施密特触发器是脉冲整形电路，特点： • 输入信号从低电平上升的过程（ ）中电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降的过程中（ ）对应的输入转换电平不同； • 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。

  6. 10.2 施密特触发器(Schmitt Trigger) • 10.2.1 用门电路组成的施密特触发器 • *10.2.2 集成施密特触发器 • 10.2.3 施密特触发器的应用

  7. 图形符号 10.2.1 用门电路组成的施密特触发器 1、电路结构

  8. 当VI 使VA ＝VTH，G1进入电压传输特性的转折区，发生如下正反馈： V1 Vo1 Vo VA 2、工作原理 ①当VI＝0时， VO＝VOL≈0 VA＝0 电路状态迅速转换为VO＝VOH≈VDD

  9. VT+ 0 当VI 时，电路状态发生转换对应的输入电平VT+ 2、工作原理 VT+—称为正向阈值电压

  10. 当VI 使VA ＝VTH，G1进入电压传输特性的转折区，发生如下正反馈： VA VI Vo1 Vo 2、工作原理 ②当VI＝VDD时， VO＝VOL≈VDD VA＝VDD 电路状态迅速转换为VO＝VOL≈0

  11. VT- VDD 当VI 时，电路状态发生转换对应的输入电平VT－ 2、工作原理 R1<R2 VT－—称为负向阈值电压

  12. 回差电压 3、回差电压 VT+—正向阈值电压 VT-—负向阈值电压

  13. 4、电压传输特性 —又称为滞后特性 同相输出

  14. 4、电压传输特性 —又称为滞后特性 反相输出

  15. 回顾特点： • 输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时对应的输入电平VT+，与输入信号从高电平下降的过程中对应的输入转换电平VT-不同； • 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。

  16. VTH=5V， 例10.2.1 VT+=7.5V, =5V, 试求R1 、R2、VDD的值 解： 则VDD＝10V R1 、R2根据门电路负载电流要求得到。

  17. 10.2.3 施密特触发器的应用 • 一、用于波形变换 • 将周期非脉冲波转换为同周期矩形脉冲 • 二、用于脉冲整形 • 整形畸变波形 • 三、用于脉冲鉴幅

  18. 一、用于波形变换

  19. 二、用于脉冲整形 边沿振荡 边沿较差 附加噪声

  20. 三、用于脉冲鉴幅

  21. 施密特触发器复习： 1、特点 2、图形符号 3、参数 4、应用

  22. 自动翻转 触发脉冲 恢复 10.3 单稳态触发器(Monostable Multivibrator或One-shot) 特点： ①有稳态和暂稳态两种不同的工作状态； • ②在外界触发脉冲作用下，能从稳态转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，自动返回到稳态； • ③暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。 工作过程： 稳态 暂稳态 稳态

  23. 应用 • 脉冲整形—得到脉冲波形 • 脉冲定时—产生固定时间宽度的脉冲信号 • 脉冲延时—产生宽度大于触发脉冲的输出脉冲等

  24. 10.3 单稳态触发器(Monostable Multivibrator或One-shot) 10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 10.3.2 集成单稳态触发器

  25. 10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 一、微分型单稳态触发器 二、积分型单稳态触发器

  26. RC微分电路 CMOS门电路 一、微分型单稳态触发器 1、电路结构 微分电路—输入窄脉冲

  27. 充电 VO=VDD VI= ， Vd产生正向脉冲 同时，C充电。 Vd VI2 Vo VO1 正反馈如下： 2、工作原理 ①稳态 VI=0， VO=? C两端没有压差，VO=0。 ②暂稳态

  28. 充电 VTH VO VO1 VI2 ③自动翻转 C充电 当VI2＝VTH，VO=0 设：此时Vd已回到低电平 ④恢复过程 C通过R和G2保护电路向VDD放电恢复到稳定状态

  29. 恢复 脉宽tW 稳态 3、工作波形图 暂稳态

  30. 4、参数 G1低电平输出R ①脉宽tW—C充电 RON《R

  31. 放电电阻：RD1||R+RON 4、参数 ②恢复时间tre —VO返回低电平后，C放电完毕，电路回到起始稳态的时间。 RD1《R、RON，则: tre≈（3～5）RONC —保证电路能正常工作的前提下，允许两个相邻触发脉冲之间的最小时间间隔。 ③分辨时间td td＝tW ＋tre

  32. uC uA uO uB uA uC uB uO & 5、应用 ③脉冲延时 ①脉冲整形 ②脉冲定时 单稳态的图形符号

  33. 6、特点： ①窄脉冲触发—抗干扰能力差 ②VI的脉宽要小于tW；若大于tW，电路仍能工作，但输出脉冲的下降沿较差，因为没有正反馈。

  34. RC积分电路 二、积分型单稳态触发器 1、电路结构 TTL门电路

  35. 放电 VI ＝1，VO=0，VO1＝0，C放电 2、工作原理 ①稳态 VI=0， VO=? VO=1，VO1＝VA＝1。 ②暂稳态 ③自动翻转 C放电，当VA＝VTH，VO=1 ④恢复过程 当VI＝0时，VO1＝1，C充电到高电平。 可知：正脉冲触发单稳态触发器。

  36. 自动翻转 VI ＝1，VO=0， 稳态 3、工作波形图 ①稳态 VO=1 ②暂稳态 ③自动翻转 C放电，VO=1 ④恢复过程 恢复 暂稳态 VO=1，当VI＝0时， C充电到高电平。

  37. G2高电平输入电流很小，忽略 4、参数 ①脉宽－C放电

  38. tre 4、参数 ②恢复时间tre G1输出高电平时的输出电阻 ③分辨时间td td＝tTR ＋tre 输入信号VI的脉宽

  39. 5、特点 ①tTR>tW ②抗干扰能力较强—由于tTR宽 ③输出波形边沿较差—由于没有正反馈

  40. 10.3.2 集成单稳态触发器 • 一、TTL集成单稳态触发器 • *二、CMOS集成单稳态触发器

  41. B入，上升沿（正脉冲）触发 A入，下降沿（负脉冲）触发 一、TTL集成单稳态触发器 微分型单稳态触发器 1、74121的电路结构 缓冲输出电路 输入控制电路

  42. 输入 输出 A1 A2 B VO V’O 0 × 1 0 1 × 0 1 0 1 × × 0 0 1 1 1 × 0 1 1 1 1 1 1 0 × × 0 2、74121功能表

  43. 3、74121工作波形

  44. 4、参数 其中 Note：

  45. 接法： 内接法，上升沿触发 外接法，下降沿触发

  46. 可重触发 不可重触发 5、分类 • 不可重触发—电路进入暂稳态后不能再接收触发信号 • 74121、74221、74LS221 （ 1 ） • 可重触发—电路进入暂稳态后能再接收触发信号 • 74122、74123、74LS122、 74LS123（ ）

  47. 10.4 多谐振荡器（Astable Multivibrator） • 自激振荡器 • 在接通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲； • 多谐振荡器 • 矩形波中含有丰富的高次谐波分量。

  48. 10.4 多谐振荡器（Astable Multivibrator） • 10.4.1 对称式多谐振荡器（正反馈） • 10.4.2 非对称式多谐振荡器 • 10.4.3 环形振荡器（负反馈） • 10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器 • 10.4.5 石英晶体多谐振荡器

  49. 耦合电容 门电路工作在转折区 10.4.1 对称式多谐振荡器（正反馈） 2、工作原理 1、电路结构 产生偏置电压

  50. C2放电 C1充电 2个暂稳态 VI2 VI1 V01 V02 VI1 VI2 V02 V01 2、工作原理 0 1 VO1=0，VO2＝1 C1充电， C2放电 VO1=1，VO2＝0 C1放电， C2充电

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