脉冲波形的产生和整形阎PPT课件

1、一、获取矩形脉冲的方法有：1、脉冲波形发生电路2、脉冲波形整形电路二、描述矩形脉冲特性的主要参数10.1 概述第1页/共49页用门电路组成的施密特触发器21210RRVVVVVDDTHOLDDOH ，且，且，10.2 施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路）第2页/共49页OOATHAIOIvvvVvvvv100故大区，时，进入传输特性的放至当。时，当OHOVv 使电路迅速跳变到ITHAvRRRVV212THTIVRRVV)1 (21第3页/共49页OOATHAIOIvvvVvvvv111大区，故时，进入传输特性的放至当。时，当OLOVv 使电路迅速跳变到212)(RRRVVVVvTDDDDTH

2、ATHTVRRV)1 (21DDAIVRRRVV2111, 0IAOVRRRVV2122, 0第4页/共49页THTIV)RR(VV211 THTIV)RR(VV211 TTTVVV第5页/共49页施密特触发器的主要特点：*输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同*电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡第6页/共49页施密特触发器的应用一、用于波形变换二、用于鉴幅第7页/共49页三、用于脉冲整形第8页/共49页10.3 单稳态触发器特点：用门电路组成的单稳态触发器一、积分型G1和G2为TTL门1、原理分析有一个稳态和一个暂稳态 在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一

3、段时间后自动返回稳态暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数第9页/共49页；稳态下：OHAOHOOIVvVvvv),( , 1, 0*1开始放电；进入暂稳态，输入正脉冲后，CvvOO, 0, 0*1返回稳态；后，当放至, 1*OTHAvVv恢复稳态；重新充电至返回低电平后，,*OHIVCv第10页/共49页2、性能参数计算输出脉宽：THOHOtOwVVCRRVVVVCRRtln)(ln)()()()0()(CRRtOre)(53(*的时间。的时间。放电至放电至从从时间）等于时间）等于输出脉冲宽度（输出脉冲宽度（THOHAOVVVV0 第11页/共49页DDTHOLDDOHVV,V,VV210

4、上无电压；上无电压；稳态下：稳态下：CVvvVvvvDDOODDIdI),( , 0, 0, 0*12开开始始充充电电电电路路迅迅速速进进入入暂暂稳稳态态加加触触发发信信号号CvvvvvvvOOOIOdI,0, 1,*121二、微分型 G1和G2为CMOS门1、原理分析第12页/共49页DDTHOLDDOHVV,V,VV210 稳态放电至没有电压，恢复电路迅速返回稳态又引起正反馈时充电至CVvvvvvvVvDDOOOOIITHI, 0,*11222第13页/共49页2、性能参数计算输出脉宽：200lnRCVVVlnRCVVVVlnRCtTHDDDD)t()()()(w rewdONONDret

5、tt*CR)(C)Rr/R)(t* 53531的时间。充电至从时间）等于输出脉冲宽度（THIOVVV012第14页/共49页集成单稳态触发器电路结构与工作原理 (74 121)微分型单稳控制附加电路第15页/共49页200lnRCVVVlnRCVVVVlnRCtTHCCCC)t()()()(w P474:可重复触发？ 不可重复触发？功能表：P472第16页/共49页开开始始放放电电。开开始始充充电电，电电路路进进入入第第一一个个暂暂稳稳态态迅迅速速跳跳变变为为高高。迅迅速速跳跳变变为为低低，而而使使，则则有有：有有微微小小由由于于“扰扰动动”使使212122112CC,VVVVVVV)(OOO

6、I!OII 10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）对称式多谐振荡器一、工作原理（TTL）(1)静态（未振荡）时应是不稳定的第17页/共49页开开始始放放电电。开开始始充充电电，电电路路进进入入第第二二个个暂暂稳稳态态迅迅速速跳跳变变为为低低。迅迅速速跳跳变变为为高高，而而使使将将引引起起如如下下正正反反馈馈：时时，再再充充至至当当122111222,)3(CCVVVVVVVVOOOIOITHI第18页/共49页二、电压波形第19页/共49页三、振荡频率计算的时间的时间从充电开始到充至从充电开始到充至的时间的时间从充电开始到充至从充电开始到充至THITHIVVVVT21 21212

7、FEFFOHBECCOHER/RR*RRR)VVV(VV* THEIKEEVVVVlnCRT 2第20页/共49页非对称式多谐振荡器一、工作原理（CMOS） 12122112IOOOIITHIV,CVVVVVVV)(开开始始充充电电电电路路进进入入第第二二个个暂暂稳稳态态低低。迅迅速速高高，而而迅迅速速使使，则则有有：至至又返回第一个暂稳态。又返回第一个暂稳态。至至当当,VV)(THI 13 12122111IOOOIIIV,CVVVVVV)(开开始始放放电电电电路路进进入入第第一一个个暂暂稳稳态态高高。迅迅速速低低，而而迅迅速速使使，则则有有：有有微微小小由由于于“扰扰动动”使使第21页/共

8、49页THDDTHTHDDTHWVVVC:TVVVC:TTTT充至充至充电，从充电，从放至放至放电，从放电，从脉冲宽度计算：脉冲宽度计算： 2121)t()()()(wVVVVlnRCt 0第22页/共49页环形振荡器一、最简单的环形振荡器第23页/共49页二、实用的环形振荡器2pdtRC积积分分环环节节，加加大大第第一一步步：增增加加输出的接地端改至将迟，第二步：为获取更大延1GC第24页/共49页环节环节因此周期主要计算因此周期主要计算常数远大于常数远大于不能太大）不能太大）（改改、通过调整通过调整RC,TRC*RfCR*pd第25页/共49页用施密特触发器构成的多谐振荡器 TDDTDDT

9、DDTDDVVVVlnRCVVVVlnRCTTT21 TDDTDDTDDTDDVVVVlnCRVVVVlnCRTTT1221第26页/共49页石英晶体多谐振荡器公元年美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。 巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。第27页/共49页10.5 555定时器及其应用定时器 （数/模混合IC）一、电路结构由电压比较器C1,C2组成触发器输出缓冲器G3,G4OC输出的三级管第28页/共49页555定时器定时器电平触发端电平触发端电压控制端复位端电平有效放电端电源

10、第29页/共49页UTHUTRRuoTD的状态的状态XX0UOL导通导通2VCC/3VCC/31UOL导通导通VCC/31不变不变不变不变X2VCC/3VCC/31UOL导通导通VCC/31不变不变不变不变XVCC/31UOH截止截止TRTH一.电路第31页/共49页（2）主要静态参数（a）上限阈值电压VT+vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。图中：VT+=2/3VCC。（b）下限阈值电压VT vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。图中：VT=1 /3VCC。（c）回差电压VT 图中：VT= VT+VT=1

11、/3VCC2. 电压滞回特性和主要参数（1）电压滞回特性第32页/共49页单稳态触发器单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。态维持一段时间后，自动返回到稳态。（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。（2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI由由555定时器构成的单稳态触发器定时

12、器构成的单稳态触发器1. 电路组成及工作原理第33页/共49页（4）自动返回（暂稳态结束）时间当vC上升至2/3VCC时，触发脉冲已消失,vO由1跳变0，三极管T由截止转为饱和导通，电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI(3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，三极管T截止，VCC经R向C充电。时间常数1= =RC，vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。第34页/共49页（5）恢复过程当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的放电三极管 T放电，时间常数 2= =R

13、CESC，经过（35）2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvI第35页/共49页主要参数估算(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）reWttTf11minmax上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件仅决定于定时元件R、C的取值，与输的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便地调节的取值，即可方便地调节tW。（2）恢复时间tre tre=（35）2（3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 因此，单

14、稳态触发器的最高工作频率应为:CRVVVtvvvvtCCCCCCWCCCCW1 . 1320ln)()()0()(ln11第36页/共49页单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用1. 延时与定时（1）延时图中，v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW。当v/O=1时，与门打开，vO= vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。1&vIOvvO单稳与门vFtWvIvOvFOv（2）定时第37页/共49页 2. 整形单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态

15、电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。IvtWOv第38页/共49页3. 触摸定时控制开关 555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。该触摸开关可用于夜间定时照明，定时时间可由RC参数调节。84762153555+VCCRLR100kC100C10.01(+6V)P第39页/共49页4. 触摸、声控双功能延时灯555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击掌声传至压电陶瓷片

16、时，HTD将声音信号转换成电信号，经T2、T1放大，触发555，使555输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯亮；同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述效果。第40页/共49页举例：图为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信号，其幅值vIm=4V。（1）对应vI分别画出图中vo1、vo2、vo三点的电压波形；（2）说明电路的组成及工作原理。126555Iv57VCC(+5V)843vO1vI83(+5V)4CCV7O25551256vOv1RCTDD12第41页/共49页VIT+VT-VVo1CV23C CVVo2oV第4

17、2页/共49页由由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。第43页/共49页振荡频率的估算（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）（2） 电容放电时间T2（3）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）电路振荡频率f（5）输出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCCCRR)(7 . 021CCC

18、CCCCCVVVV3231ln1CRT227 . 0CRRTf)2(43. 1121212112RRRRTTq第44页/共49页 占空比可调的多谐振荡器电路占空比可调的多谐振荡器电路 利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。 可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：26VCCRDO5553vI2I1v84v7VCCC150.01 FC1vCDD121R2R21121121117 . 07 . 07 . 0RRRCRCRCRTTTTTq第45页/共49页多谐振荡器应用实例多谐振荡器应用实例1. 简易温控报警器26VCCRD5553vI2I1v847RRVCC12C150.01C110/10VC220k100k0.013R2k（+6V）T3AX31第46页/共