脉冲的产生与整形.ppt

第五章脉冲波形的产生与整形,5.4集成555定时器,5.2施密特触发器,5.3单稳态触发器,5.1多谐振荡器,5.1多谐振荡器,多谐振荡器可以产生一定频率、一定幅值的矩形波或者方波，广泛应用于音响、报警电路或系统的时钟、计时等方面。,多谐振荡器可以产生连续的、周期性的脉冲波形。它是一种自激振荡电路。多谐振荡器有两个暂稳态，没有稳态，工作过程中在两个暂稳态之间按照一定的周期周而复始地依次翻转，从而产生连续的、周期性的脉冲波形。,性能特点：,没有稳态，有两个暂稳态。工作不需要外加信号源，只需要电源。,5.1.1环形振荡器,一、最简单的环形振荡器,二、带RC延迟电路的环形振荡器,由阻抗频率特性曲线可知，石英晶体的选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率fS，且等效品质因数Q值很高。当频率等于fS时，石英晶体的电抗为0，而当频率偏离fS时，石英晶体的电抗急剧增大，因此，在串联谐振电路中，只有频率为fS的信号最容易通过，而其他频率的信号均会被晶体所衰减。fP是石英晶体的并联谐振频率。,为得到频率稳定性很高的脉冲波形，多采用由石英晶体组成的石英晶体振荡器，石英晶体的电路符号和阻抗频率特性如图所示。,5.1.2石英晶体振荡器,石英晶体的串联谐振频率fS和并联谐振频率fP仅仅取决于石英晶体的几何尺寸，通过加工成不同尺寸的晶片，即可得到不同频率的石英晶体，并且串联谐振频率fS和并联谐振频率fP的值非常接近。用石英晶体组成的多谐振荡器分为串联型和并联型两种形式。,5.2施密特触发器,施密特触发器可以将缓慢变化的输入波形整形为矩形脉冲，它具有下述特点：,(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。,(2)有两个阈值电压。,(3)有两个稳态。,正向阈值电压,负向阈值电压,回差电压：VTVTVT,滞回电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。,集成施密特触发器,2.TTL集成施密特触发器74LS14,1.CMOS集成施密特触发器CC40106,施密特触发器的应用,1、用于波形变换,2、用于鉴幅,3、用于脉冲整形,5.3单稳态触发器,(1)有一个稳态和一个暂稳态。,(2)在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。,(3)暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。,单稳态触发器可以在外部触发信号作用下，输出一个一定宽度、一定幅值的脉冲波形。它具有以下特点。,一、微分型单稳态触发器,1、电路组成及工作原理,微分型单稳态触发器,没有触发信号时，电路处于稳态外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态电路各点工作波形如图所示。,二、单稳态触发器的应用,1、定时,由于单稳态触发器能产生一定宽度的矩形脉冲输出，如果利用这个矩形脉冲作为定时信号去控制某电路，可使其在tW时间内动作。例如，利用单稳态触发器输出的矩形脉冲作为与门输入的控制信号，如图所示，则只有在这个矩形波的tW时间内，信号uF才有可能通过与门。,单稳态触发器用于定时电路,2、延时,单稳态触发器的延时作用不难从微分型单稳态触发器的工作波形看出。图中输出端uo1的上升沿相对于输入信号ui的上升沿延迟了一个tW的时间。单稳态的延时作用常被应用于时序控制。,3、整形,单稳态触发器能够把不规则的输入信号ui，整形程为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲uo。uo的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度决定于暂稳态时间。,一、555定时器的电路结构,5.4集成555定时器,电压比较器的功能：v+v-，vO=1v+v-，vO=0,由以下几部分组成：（1）三个5k电阻组成的分压器。,（2）两个电压比较器C1和C2。,（3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。,电路符号,工作原理,（1）4脚为复位输入端（RD），当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平。正常工作时，应将其接高电平。（2）5脚为电压控制端，当其悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC和1/3VCC。,1/3VCC,2/3VCC,（3）2脚为触发输入端，6脚为阈值输入端，两端的电位高低控制比较器C1和C2的输出，从而控制RS触发器，决定输出状态。,1/3VCC,2/3VCC,功能表,二.用555定时器构成的施密特触发器1.电路组成及工作原理,电路符号,2.电压滞回特性和主要参数,（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。VT+=2/3VCC。（b）下限阈值电压VTvI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。VT=1/3VCC。（3）回差电压VTVT=VT+VT=1/3VCC,（1）电压滞回特性,VT+,VT,VT,VT+,VT,电路符号,三用555定时器构成的多谐振荡器1.电路组成及工作原理,2.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TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,（5）输出波形占空比q,（4）电路振荡频率f,3占空比可调的多谐振荡器电路,利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开，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=0.7R1CT2=0.7R2C占空比：,4多谐振荡器应用实例,（1）简易温控报警器,（2）双音门铃,（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。,四用555定时器组成单稳态触发器1.电路组成及工作原理,（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。,（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。,（4）自动返回时间当vC上升至2/3VCC时，vO变0，电路由暂稳态重新转入稳态。,（5）恢复过程当暂稳态结束后，C通过饱和导通的T放电，时间常数2=RCESC，由于RCES很小，所以放电很快。C放电完毕，恢复过程结束。,2.主要参数估算,(1)输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）,（2）恢复时间tretre=（35）2（3）最高工作频率fmaxvI周期的最小值：Tmin=tWtre最高工作频率:,3.触摸定时控制开关