第十章脉冲波形的产生和整形.ppt

10 1概述 1 矩形脉冲的获得 1 利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生 2 通过整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲 2 矩形脉冲的主要参数脉冲周期T 相邻脉冲之间的时间间隔脉冲幅度Vm 电压的最大变化幅度脉冲宽度tw 前沿到达0 5Vm起到后沿到达0 5Vm止的时间 脉冲宽度tr 脉冲上升沿从0 1Vm上升到0 9Vm所需的时间脉冲宽度tf 脉冲下降沿从0 9Vm下降到0 1Vm所需的时间占空比q 脉冲宽度与脉冲周期的比值 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 10 2施密特触发器 10 2 1用门电路组成的施密特触发器 正向阈值电压 负向阈值电压 回差电压 下限阈值电压 上限阈值电压 施密特触发器的主要特点 1 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2 电路状态转换时有正反馈过程 使输出波形边沿变陡 集成施密特触发器 一 用于波形变换 10 2 3施密特触发器的应用 二 用于鉴幅 三 用于脉冲整形 本节小结 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 而且由于具有滞回特性 所以抗干扰能力也很强 施密特触发器可以由分立元件构成 也可以由门电路及555定时器构成 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广 特点 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 维持一段时间后自动返回稳态 暂稳态的持续时间与触发脉冲无关 仅决定于电路本身的参数 10 3单稳态触发器 作用 定时产生一定宽度的矩形波整形把不规则的波形转换成宽度 幅度都相等的波形延时把输入信号延迟一定时间后输出 10 3 1用门电路组成的单稳态触发器 一 微分型 G1和G2为CMOS门 1 原理分析 G1和G2为CMOS门 2 性能参数计算输出脉宽 二 积分型1 原理分析 G1和G2为TTL门 2 性能参数计算输出脉宽 10 3 2集成单稳态触发器 微分型单稳 控制附加电路 电路结构与工作原理 74121 非可重复触发 可重复触发 在暂稳态时间内 若有新的触发脉冲输入 电路不会产生任何响应在暂稳态时间内 可被新的输入脉冲重新触发可产生持续时间很长的输出脉冲 1 10 3 3单稳态触发器的应用 延迟与定时 整形 本节小结 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RS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 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 由一个暂稳态过渡到稳态 其 触发 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 但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波 用途很广 10 4 1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 10 4多谐振荡器 自激振荡 不需要外加触发信号 二 电压波形 三 振荡频率计算 10 4 2非对称式多谐振荡器一 工作原理 CMOS 二 电压波形 10 4 3环形振荡器一 最简单的环形振荡器 二 实用的环形振荡器 TTL 10 4 4用施密特触发器构成的多谐振荡器 10 4 5石英晶体多谐振荡器 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 10 4 6多谐振荡器的应用 秒信号发生器 多谐振荡器 分频电路 本节小结 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 多谐振荡器可以由门电路构成 也可以由555定时器构成 由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似 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稳态 其 触发 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 多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关 输出缓冲 比较器 锁存器 放电三极管 分压器 10 5555定时器 低电平触发端 高电平触发端 电压控制端 复位端低电平有效 放电端 电源电压 10 5555定时器 1 分压器 分压器由3个5k 电阻R组成 它为两个电压比较器提供基准电平 当5脚悬空时 电压比较器A的基准电平为 比较器B的基准电平为 改变5脚的接法可改变比较器A B的基准电平 如5脚通过电阻10k 接地 则基准电平分别为和 5脚也可另接小于等于UDD的电源 如采用 和 则5脚通过一个电容0 01 0 1 F电容接地 以防干扰信号影响5脚电压值 2 比较器比较器A B是两个结构完全相同的高精度电压比较器 A的输入端为引脚6高触发端 当时 A端输出为高电平 即逻辑 1 当时 A输出为低电平 即逻辑 0 B的输入端为引脚2低触发端 当时 B输出为低电平 即逻辑 0 当时 B输出为高电平 即逻辑 1 A B的输出直接控制基本RS触发器的动作 RS触发器由两个或非门组成 它的状态由两个比较器输出控制 根据基本RS触发器的工作原理 就可以决定触发器输出端的状态 3 基本RS触发器 4 开关放电管和输出缓冲级 放电管V是N沟道增强型的MOS管 其控制栅为0电平时截止 为1电平时导通 反相器构成输出缓冲级 反相器的设计考虑了有较大的电流驱动能力 一般可驱动两个TTL门电路 同时 输出级还起隔离负载对定时器影响的作用 0 0 1 2VCC 3 VCC 3 0 0 0 1 1 2VCC 3 VCC 3 1 0 0 1 1 1 1 0 2VCC 3 VCC 3 1 1 1 0 0 555定时器功能表 10 5 2用555定时器接成的施密特触发器 10 5 3由555定时器构成的单稳态触发器 接通VCC后 VCC经R1和R2对C