脉冲波形的产生与整形a.ppt

第六章脉冲波形的产生与整形 主要内容 介绍用于脉冲信号产生 整形和定时的几种基本电路 1 施密特触发器 2 单稳态触发器 3 多谐振荡器 4 555定时器 6 1概述 1 脉冲幅度Vm2 脉冲宽度tW0 5Vm 0 5Vm3 上升时间tr0 1Vm 0 9Vm4 下降时间tf0 9Vm 0 1Vm5 周期T周期性脉冲信号 两脉冲间的时间间隔6 频率f周期的倒数或每秒钟重复的次数 7 占空比q脉冲宽度与周期之比 描述矩形脉冲的几个参数 理想波形 实际波形 6 2施密特触发器 功能特点 1 输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电平下降时的转换电平不同 2 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 如图示 6 2 1用门电路组成的施密特触发器 一 电路结构及工作原理 工作原理 1 当vI 0V时 v I为低电平 vO 0V 当vI增加到v I VTH时 引发正反馈 使vO迅速上升到vO VOH VDD vI增加 使v I增加 发生转换时的vI即VT 可由下式求得 2 当vI VDD时 v I为高电平 vO VDD 当vI下降到v I VTH时 引发正反馈 使vO迅速下降到vO VOL 0V vI下降 使v I下降 发生转换时的vI即VT 可由下式求得 带入VDD 2VTH 以v O做输出得到反向输出的施密特触发特性 例 已知VT 7 5V VT 5V 求R1 R2和VDD的值 解 代入公式 解得 注意 R1 R2的取值不能太小 保证G2输出高电平时的负载电流小于允许值 故 CC4096的IOH max 1 3mA 6 2 2集成施密特触发器 集成施密特触发器7413 带与非功能的施密特触发器 不可调 集成施密特触发器CC40106 调节VDD可调 6 2 3施密特触发器的应用 将正弦波 三角波等转换成矩形波 一 用于波形变换 二 用于脉冲整形 将不理想的矩形波转换成理想矩形波 如上升沿 下降沿不理想 寄生振荡 干扰脉冲造成的不理想脉冲 三 用于脉冲鉴幅 将一些不同幅度的脉冲信号加到施密特触发器的输入端时 只有那些大于VT 的脉冲才会产生输出信号 6 3单稳态触发器 单稳态触发器的特点 1 电路有稳态和暂稳态两个状态 2 在触发信号作用下 电路由稳态翻转到暂稳态 在暂稳态维持一段时间后 再自动返回稳态 3 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 与触发脉冲宽度无关 6 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 工作原理分析 暂不考虑Rd Cd 1 稳态 vI 0 C开路 vI2 VDD vO 0 vO1 VDD C上无电荷 单稳态电路工作原理的分析方法 分别分析稳态 暂稳态 恢复过程 定性地画出电路中各点电压的波形 1 稳态 vI 0 C开路 vI2 VDD vO 0 vO1 VDD C上无电荷 2 暂稳态 C充电 vI2按指数规律上升 当vI2 VTH时 引发正反馈 使vO迅速下降到vO 0 vO1 1 进入暂稳态 暂稳态结束 当vI VTH时 引发正反馈 使vO迅速上升到vO 1 vO1 0 3 恢复过程 vO1 vI2 C放电 vI2按指数规律下降 很快放完电后 vI2 VDD 恢复到稳态 该电路要求触发脉冲宽度小于暂稳态时间 主要参数 1 输出脉冲宽度tW 根据三要素法 充电等效电路 2 输出脉冲幅度Vm 从图中可知 3 恢复时间Tre 恢复时间即C放电的时间 一般认为 经过 3 5 倍的时间常数以后电路基本已达到稳态 放电电路 R与D1并联 R可忽略 RON与D1并联 D1可忽略 时间常数 4 分辨时间Td 相邻触发脉冲最小间隔 若vI脉冲宽度 tW 则vI2 VTH时 vO 但vO1由于vI的作用还保持0 工作不正常 3 输入微分电路的作用 措施 在输入端加微分网络Rd Cd 足够小 将宽脉冲变为窄脉冲 二 积分型单稳态触发器 1 电路及工作原理 1 稳态 vI 0 vO1 1 C充满电荷 vA为高电平 vO 1 2 暂稳态 C放电 vA 当vA VTH时 vO 3 恢复过程 工作过程 C继续放电 直至放完 进入暂稳态 暂稳态结束 该电路要求触发脉冲宽度大于暂稳态时间 2 主要参数 1 输出脉冲宽度tW 放电过程中 vA从初始值vA 0 下降至VTH时所需时间 放电等