《脉冲信号的产生》PPT课件.ppt

7.1 多谐振荡器多谐振荡器7.2 单稳态触发器单稳态触发器7.3 施密特触发器施密特触发器退出退出第第7章章 脉冲信号的产脉冲信号的产生与整形生与整形 7.1 多谐振荡器多谐振荡器7.1.1 7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器7.1.2 7.1.2 由由由由555555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器7.1.3 7.1.3 多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用退出退出退出退出7.1.1 由门电路构成的多谐振荡器由门电路构成的多谐振荡器能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器1 1、、RC环形多谐振荡器环形多谐振荡器在t1时刻，ui1（uo）由0变为1，于是uo1（ui2）由1变为0，uo2由0变为1由于电容电压不能跃变，故ui3必定跟随ui2发生负跳变这个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态在这个暂稳态期间，uo2（高电平）通过电阻R对电容C充电，使ui3逐渐上升。

在t2时刻，ui3上升到门电路的阈值电压UT，使uo（ui1）由1变为0，uo1（ui2）由0变为1，uo2由1变为0同样由于电容电压不能跃变，故ui3跟随ui2发生正跳变这个高电平保持uo为0至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态第一暂稳态及其自动翻转的工作过程第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电随着放电的进行，ui3逐渐下降在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又开始重复前面的过程2 2、、CMOS多谐振荡器多谐振荡器在t1时刻， uo由0变为1，由于电容电压不能跃变，故ui1必定跟随uo发生正跳变，于是ui2（uo1）由1变为0这个低电平保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态在这个暂稳态期间，电容C通过电阻R放电，使ui1逐渐下降在t2时刻，ui1上升到门电路的开启电压UT，使uo1（ui2）由0变为1，uo由1变为0同样由于电容电压不能跃变，故ui1跟随uo发生负跳变，于是ui2（uo1）由0变为1这个高电平保持uo为0至此，第一个暂稳态结束，电路进入第二个暂稳态。

第一暂稳态及其自动翻转的工作过程第二暂稳态及其自动翻转的工作过程在t2时刻，uo1变为高电平，这个高电平通过电阻R对电容C充电随着放电的进行，ui1逐渐上升在t3时刻，ui1上升到UT，使uo（ui1）又由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又开始重复前面的过程3 3、、石英晶体石英晶体多谐振荡器多谐振荡器电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作性放大区对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节振荡频率等于石英晶体的谐振频率f07.1.2 由由555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器1 1、、555定时器定时器低低低低电平触发端高高高高电平触发端电压控制端复位端低低低低电平有效放电端～16V001①R=0时，Q=1，uo=0，T导通①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。

＞2VCC/3＞VCC/300011①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通＜2VCC/3＞VCC/310011③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变110①R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通②R=1、UTH＞2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通＜2VCC/3＜VCC/311100③R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＞VCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变④R=1、UTH＜2VCC/3、UTR＜VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止2 2、由、由555定时器构成的多谐振荡器定时器构成的多谐振荡器接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。

7.1.3 多谐振荡器的应用多谐振荡器的应用秒秒秒秒信信信信号号号号发发发发生生生生器器器器多谐振荡器分频电路模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路模拟声响电路将振荡器Ⅰ的输出电压uo1，接到振荡器Ⅱ中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器Ⅱ振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器Ⅱ停止震荡本节小结本节小结　　多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输　　多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲　　多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由　　多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时定时器构成由门电路构成的多谐振荡器和基本器构成由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路又称为无稳电路　　在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂　　在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其稳态，其““触发触发””信号是由电路内部电容充（放）电信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。

多谐振荡器的振荡提供的，因此无需外加触发脉冲多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关周期与电路的阻容元件有关　　　　555定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，定时器是一种应用广泛、使用灵活的集成器件，多用于脉冲产生、整形及定时等多用于脉冲产生、整形及定时等 7.2 单稳态触发器单稳态触发器7.2.1 7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器由门电路构成的单稳态触发器由门电路构成的单稳态触发器由门电路构成的单稳态触发器7.2.2 7.2.2 由由由由555555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器7.2.3 7.2.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用退出退出退出退出　　　单单稳稳态态触触发发器器在在数数字字电电路路中中一一般般用用于于定定定定时时时时（（产产生生一一定定宽宽度度的的矩矩形形波波））、、整整整整形形形形（（把把不不规规则则的的波波形形转转换换成成宽宽度度、、幅幅度度都都相相等等的的波波形形））以以及及延延延延时时时时（（把把输输入入信信号号延延迟迟一一定定时时间间后后输输出出））等。

等　　单稳态触发器具有下列特点：　　单稳态触发器具有下列特点：（（1）电路有一个稳态和一个暂稳态电路有一个稳态和一个暂稳态2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态转到暂稳态3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态暂稳过一段时间后，电路会自动返回到稳态暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数本身的参数7.2.1 由门电路构成的单稳态触发器由门电路构成的单稳态触发器（（1）没有触发信号时电路工作在稳态）没有触发信号时电路工作在稳态当当没没有有触触发发信信号号时时，，ui为为低低电电平平因因为为门门G2的的输输入入端端经经电电阻阻R接接至至VDD，，VA为为高高电电平平，，因因此此uo2为为低低电电平平；；门门G1的的两两个个输输入入均均为为0，，其其输输出出uo1为为高高电电平平，，电电容容C两两端端的的电电压压接接近近为为0这这是是电电路路的的稳稳态态，，在在触触发发信信号号到到来来之之前前，，电电路路一一直直处处于于这这个个状状态态：：uo1＝＝1，，uo2＝＝0。

0011110 （2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态暂稳态时，uo1＝0，uo2＝10011 （3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo1＝1，uo2＝0脉冲宽度：tp电路的改进电路的改进当ui的宽度很宽时，可在单稳态触发器的输入端加一个RC微分电路，否则，在电路由暂稳态返回到稳态时，由于门G1被ui封住了，会使uo2的下降沿变缓 　　稳态时，ui＝1，G1、G2均导通。

uo1＝0，uA＝0，uo2＝0　　ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1由于电容电压不能跃变，uA仍为0，故门G2截止，uo2跳变到1在G1、G2截止时，C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升当uA上升到管子的开启电压UT时，如果ui仍为低电平，G2导通，uo2变为0当ui回到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复到稳定状态TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+是上升沿有效的触发信号输入端Q和是两个状态互补的输出端Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接 定 时 电 阻 R（ R=1.4kΩ～40kΩ）接在VCC和Rext/Cext之间 ， 外 接 定 时 电 容C（C=10pF～10μF）接在Cext（正）和Rext/Cext之间74121内部已设置了一个2kΩ的定时电阻，Rin是其引出端，使用时只需将Rin与VCC连接起来即可，不用时则应将Rin开路74121的输出脉冲宽度：tpRCTR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端Q和是两个状 态 互 补 的 输 出 端 。

Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同RD为直接复位输入端，低电平有效当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度：tp≈0.32RC7.2.2 由由555定时器构成的单稳态触发器定时器构成的单稳态触发器　　接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，uo＝0这时Q=1，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态　　ui到来时，因为ui＜VCC/3，使C2＝0，触发器置1，uo又由0变为1，电路进入暂稳态由于此时Q=0，放电管T截止，VCC经R对C充电虽然此时触发脉冲已消失，比较器C2的输出变为1，但充电继续进行，直到uc上升到2VCC/3时，比较器C1输出为0，将触发器置0，电路输出uo＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态7.2.３３ 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用延迟与定时延迟与定时延迟与定时延迟与定时整整整整形形形形本节小结本节小结　　单稳态触发器具有一个稳态由门电路构成　　单稳态触发器具有一个稳态。

由门电路构成的单稳态触发器和基本的单稳态触发器和基本RS触发器在结构上也极为触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同相似，只有用于反馈的耦合网络不同　　单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由　　单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成在单稳态触发器中，由一个暂稳定时器构成在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其态过渡到稳态，其““触发触发””信号也是由电路内部信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定冲宽度也由电路的阻容元件决定　　单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但　　单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广7.3 施密特触发器施密特触发器7.3.1 7.3.1 由门电路构成的施密特触发器由门电路构成的施密特触发器由门电路构成的施密特触发器由门电路构成的施密特触发器7.3.2 7.3.2 由由由由555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器7.3.3 7.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用施密特触发器的应用退出退出退出退出7.3.1 由门电路构成的施密特触发器由门电路构成的施密特触发器施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。

00110111110001100011下限阈值电压上限阈值电压回差电压（滞后电压）：ΔUT＝ UT＋－UT－前面介绍的施密特触发器的回差电压为：ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD缺点是回差太小，且不能调整集集集集成成成成施施施施密密密密特特特特触触触触发发发发器器器器7.3.2 由由555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器7.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用本节小结本节小结　　　　施施密密特特触触发发器器是是一一种种能能够够把把输输入入波波形形整整形形成成为为适适合合于于数数字字电电路路需需要要的的矩矩形形脉脉冲冲的的电电路路而而且且由由于于具具有有滞滞回回特特性性，，所以抗干扰能力也很强所以抗干扰能力也很强　　　　施施密密特特触触发发器器可可以以由由分分立立元元件件构构成成，，也可以由门电路及也可以由门电路及555定时器构成定时器构成　　　　施施密密特特触触发发器器在在脉脉冲冲的的产产生生和和整整形形电路中应用很广电路中应用很广。