脉冲波形的产生与整形李燕荣版教材

1、第第6章章 脉冲波形的产生与整形脉冲波形的产生与整形整理ppt6.1 施密特触发器施密特触发器6.2 单稳态触发器单稳态触发器6.3 多谐振荡器多谐振荡器6.4 555集成定时器集成定时器整理ppt通常，把非正弦波称之为脉冲波。按脉冲波形的形式分成矩形波、通常，把非正弦波称之为脉冲波。按脉冲波形的形式分成矩形波、锯齿波等。矩形脉冲波常作为时钟信号。波形的好坏直接关系到电锯齿波等。矩形脉冲波常作为时钟信号。波形的好坏直接关系到电路能否正常工作。路能否正常工作。矩形波的参数矩形波的参数trtf0.1Vm0.5Vm0.9VmTWVmT整理ppttrtf0.1Vm0.5Vm0.9VmTWVmT脉冲幅度脉冲幅度Vm:脉冲波形的电压最大变化幅度。脉冲波形的电压最大变化幅度。脉冲上升时间脉冲上升时间tr:从从0.1Vm上升到上升到0.9Vm所需时间。所需时间。下降时间下降时间tf:脉冲波形的下降沿从脉冲波形的下降沿从0.9Vm下降到下降到0.1Vm所需时间。所需时间。整理ppt脉冲宽度脉冲宽度Tw:Tw:从上升沿上升到从上升沿上升到0.5Vm0.5Vm起到下降沿下降到起到下降沿下降到0.5Vm0.5

2、Vm之间的时间。之间的时间。脉冲周期脉冲周期T:T:周期性重复的脉冲序列中，相邻两个脉冲间的时间间隔。周期性重复的脉冲序列中，相邻两个脉冲间的时间间隔。占空比占空比:q=tw/T,q=tw/T,即脉冲宽度即脉冲宽度twtw与脉冲周期与脉冲周期T T之比之比t tr rt tf f0.1V0.1Vm m0.5V0.5Vm m0.9V0.9Vm mT TW WV Vm mT T整理ppt以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路：以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换电路：1.1.施密特触发器施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；2.2.单稳态触发器单稳态触发器：主主要要用用以以将将脉脉冲冲宽宽度度不不符符合合要要求求的的脉脉冲冲变变换换成成脉脉冲冲宽宽度度符符合合要要求求的的矩矩形形脉脉冲；冲；3.3.多谐振荡器多谐振荡器：产生矩形脉冲；产生矩形脉冲；4.4.555555定时器定时器。整理ppt施密特触发器的特点：施密特触发器的特点：(1)(1)电平触发电平触发,将边沿将边沿缓慢变化的信号

3、缓慢变化的信号变换成边沿陡峭的矩形波变换成边沿陡峭的矩形波(2)(2)对于正向和负向变化的输入信号，电路的触发转换电平不同对于正向和负向变化的输入信号，电路的触发转换电平不同6.1.4 6.1.4 施密特触发器的应用施密特触发器的应用6.1.2 TTL 6.1.2 TTL 集成施密特触发器集成施密特触发器 6.1.3 CMOS 6.1.3 CMOS 集成施密特触发器集成施密特触发器 6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 6.1 施密特触发器施密特触发器整理ppt6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 1 11 1R R1 1V VI IG G2 2G G1 1V VI1I1V Vo oV Vo1o1R R2 2V Vo o1.1.电路组成电路组成 a a 电路电路 b b逻辑符号逻辑符号两个两个CMOSCMOS反相器，两个分压电阻反相器，两个分压电阻 1 1V VI IV VO O整理ppt2.工作原理工作原理(1)工作过程工作过程 设设CMOS反相器的阈值电压反相器的阈值电压Vth=VDD/2，VOH=VD

4、D,VOL=0输入信号输入信号vI为三角波。为三角波。1 11 1R R1 1V VI IG G2 2G G1 1V VI1I1V Vo oV Vo1o1R R2 2V Vo ot tvI6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 整理pptB、当、当VI上升，使得上升，使得VI1=Vth时，电路会产生如下正反响过程：时，电路会产生如下正反响过程：ViVi1Vo1VoC、VI继续上升，电路的状态不会改变。继续上升，电路的状态不会改变。VI1=Vth=R2/（R1+R2）*VT+VT+=（R1R2)/R2*Vth=（1R1/R2)*Vth A、当、当VI=0V时，经时，经 G1、G2输出为输出为VO=0V。第一稳态。第一稳态电电路路会会迅迅速速转转换换为为VO=VDD的的状状态态第第二二稳稳态态。此此时时的的VI值值(使使输输出出由由低低电平变为高电平所对应的值电平变为高电平所对应的值)称为施密特触发器的正向触发阈值电平称为施密特触发器的正向触发阈值电平VT+。11R1VIG2G1VI1VoVo1R2Vot tvI6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施

5、密特触发器用门电路构成的施密特触发器 整理pptD、如果、如果VI下降，下降，VI1也会下降。也会下降。E、当、当VI1下降到下降到Vth时，电路又会产生以下的正反响过程：时，电路又会产生以下的正反响过程：ViVi1Vo1VoF、电路会迅速转换为为、电路会迅速转换为为VOL的第一稳态的第一稳态.此时的此时的VI值值(使输出由高电平变为低使输出由高电平变为低电平所对应的值电平所对应的值)称为施密特触发器的称为施密特触发器的负向触发阈值负向触发阈值电平电平VT-。G、VI再下降，电路将保持状态不变。再下降，电路将保持状态不变。VT-=1-R1/R2)*Vth 11R1VIG2G1VI1VoVo1R2Vot tvI6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 整理ppt2 2工作波形与电压传输特性工作波形与电压传输特性 VOHVOLVT+vOt tt t工作波形图工作波形图vIVT-回差电压回差电压2(R1/R2)Vth1 11 1R R1 1V VI IG G2 2G G1 1V VI1I1V Vo oV Vo1o1R R2 2V Vo oVTVTVo电压传

6、输特性电压传输特性VIVOLVOHVthVDDVT(1)(1)电平触发电平触发,将边沿将边沿缓慢变化的缓慢变化的信号信号变换成边沿陡峭的矩形波变换成边沿陡峭的矩形波(2)(2)对于正向和负向变化的输入对于正向和负向变化的输入信号，电路的触发转换电平不同信号，电路的触发转换电平不同6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 整理ppt施密特触发反相器施密特触发反相器(b)(b)电压传输特性电压传输特性 (c)(c)逻辑符号逻辑符号 6.1.1 6.1.1 用门电路构成的施密特触发器用门电路构成的施密特触发器 整理ppt6.1.2 TTL 6.1.2 TTL 集成施密特触发器集成施密特触发器 CMOS的CC40106TTL的CT7413 就是施密特触发的与非门电路。就是施密特触发的与非门电路。6.1.3 CMOS 6.1.3 CMOS 集成施密特触发器集成施密特触发器&ABCDYCT7413的符号的符号VTVTVo电压传输特性电压传输特性VIVOLVOHVthVCCV1整理ppt6.1.4 6.1.4 施密特触发器的应用施密特触发器的应用1.波形变换 vI

7、vOVT+VT-波形变换和整形波形变换和整形&ABCDY整理ppt2.波形整形 vIvOVT+VT-&ABCDY整理ppt3.3.幅度鉴别幅度鉴别vIvOVT+VT-幅度鉴别波形幅度鉴别波形&ABCDY整理ppt6.2 单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器的特点单稳态触发器的特点:(1)(1)仅有一个稳态仅有一个稳态,另一个暂稳态另一个暂稳态(2)(2)在外加在外加触发脉冲触发脉冲的作用下的作用下,电路电路才能从才能从稳态翻转到暂稳态，稳态翻转到暂稳态，而而暂暂稳态稳态不能长久保持不能长久保持,保持一段时间后又自动返回原来的稳态保持一段时间后又自动返回原来的稳态(3)(3)暂稳态暂稳态保持的时间取决于电路本身的参数保持的时间取决于电路本身的参数,而与外加触发信号无关而与外加触发信号无关整理ppt6.2.1 6.2.1 用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器 图示为图示为CMOS门电路构成的单稳态触发器，因其阻容元件门电路构成的单稳态触发器，因其阻容元件R、C构构成了微分电路，故称为微分型单稳态触发器。成了微分电路，故称为微分型单稳态触发器。微分型单稳态触发器图微分型单稳态

8、触发器图1VIVRC11VoG1G2Vo11R1RCVI1整理pptuiCuA1uo2RG1G2uo1VDD1微分型单稳态触发器图微分型单稳态触发器图26.2.1 6.2.1 用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器 整理ppt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个状态：这个状态：uo11，uo20。1.工作原理工作原理 0011uiCuA1(a)电路电路(b)波形波形uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP11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010016.2.1 6.2.1 用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器 整理pptuiCuA1uo2RG1G

9、2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP1110这这个个高高电电平平反反响响到到门门G1的的输输入入端端，此此时时即即使使ui的的触触发发信信号号撤撤除除，仍仍能能维维持持门门G1的的低低电电平平输输出出。但但是是电电路路的的这这种种状状态态是是不不能能长长久久保保持持的的，所以称为暂稳态。暂稳态时，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。2外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲当正触发脉冲ui到来时，门到来时，门G1输出输出uo1由由1变为变为0。由于电容电压不。由于电容电压不能跃变，能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门也随之跳变到低电平，使门G2的输出的输出uO2变为变为1。6.2.16.2.1用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器 整理pptuiCuA1uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP101由由于于这这时时G1输输入入触触发发信信号号已已经经过过去去，G1的的输输出出状状态态只只由由uo2决决定定，所所以以G1又又返返回回到到稳稳定定的的高高

10、电电平平输输出出。uA随随之之向向正正方方向向跳跳变变，加加速速了了G2的的输输出出向向低低电电平平变变化化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。3电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态从暂稳态自动返回稳态之后，电容从暂稳态自动返回稳态之后，电容C C放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。放电，使电容上的电压恢复到稳态时的初始值。在在暂暂稳稳态态期期间间，VDD经经R和和G1的的导导通通工工作作管管对对C充充电电，随随着着充充电电的的进进行行，C上上的的电荷逐渐增多，使电荷逐渐增多，使uA升高。当升高。当uA上升到阈值电压时，上升到阈值电压时，G2的输出的输出uo2由由1变为变为0。16.2.16.2.1用门电路构成的单稳态触发器用门电路构成的单稳态触发器 整理pptuiCuA1uo2RG1G2uo1VDDuiuo1uAuo2ttttVDDVDD0000tP12.2.主要参数主要参数 输出脉冲宽度输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。可以计算出：，就是暂稳态的维持时间。可以计算出：tw 0.

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