脉冲波形的产生和整形课件3

23:56,数字电子技术基础,教材：数字电子技术黄瑞祥主编,8.1概述,8.2555定时器,8.5单稳态触发器,8.4施密特触发器,第八章脉冲的产生和整形电路,8.3多谐振荡器,23:56,学时分配：共6学时教学目标：通过本章的学习掌握555电路的工作原理；掌握脉冲波形变换电路和脉冲波产生电路。,8.1概述,一、什么叫脉冲波形,广义上：非正弦波信号。本课程只讨论矩形脉冲信号。,二、矩形脉冲的主要参数,周期T,高电平持续时间：宽度Tw,宽度Tw,幅度Vm,上升时间tr,下降时间tf,占空比q：q=Tw/T,脉冲产生和脉冲波形变换的电路称为脉冲电路。,三、什么叫脉冲电路,与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信号要用脉冲振荡器。脉冲波形变换则包括改变脉冲周期、宽度、幅度、上升和下降时间参数，使这些特性符合要求。,四、脉冲电路分类,RS、JK、D、T，主要用于变换脉冲周期,主要用于整形，将非矩形波转为矩形波,主要用于变换脉冲宽度，改变占空比,脉冲振荡器：产生矩形脉冲,五、脉冲电路的基本结构：电子开关+惰性系统惰性系统：带储能元件的线性电路R、L、C。六、脉冲电路基础阶跃开关信号作用下的一阶电路暂态分析三要素法。,补充一：一价线性电路的暂态分析,一、什么叫一价电路？,一个独立的储能元件的电路。即经串、并联可化简为RC（或RL）电路。,例：,一价电路,高价电路,一个独立的储能元件,基础知识,二、一价电路的分析,有前提的？,阶跃信号,（1）三要素,电容不再充放电，ic=0。此时，电容可视为开路。电感电流不再变化，vL=0。此时，电感可视为短路。,方法,电容上的电压不能突变电感中的电流不能突变,一、脉冲波形变换和形成电路脉冲波形变换：将输入的波形某些部分削去（限幅器）；或保持输入波形形状不变，但移动一个直流电平（钳位器）。脉冲波形形成：用矩形脉冲作开关方波，控制晶体管开关的工作状态进而控制惰性系统充放电而得到预期的脉冲波形，如锯齿波、尖脉冲等。波形变换电路有：限幅器，钳位器；波形形成电路有：微分电路，积分电路。,补充二：RC积分与微分电路,补充二：RC积分与微分电路,二、RC积分电路,电路条件：=RCtW，大时间常数tW输入脉冲宽度,三、RC微分电路,电路条件：=RCtw+tre，即vi周期的最小值Tmin应为tw+tre，即Tmin=tw+tre因此，单稳态触发器的最高工作频率应为：,23:56,例8-4：用上述单稳态电路输出定时时间为1s的正脉冲，R=27k，试确定定时元件C的取值。解：根据式脉冲宽度计算公式得故可取标称值33F。,23:56,二、集成单稳态触发器,集成单稳态触发器有可重触发型和非重触发型两大类。可重触发，是指在暂稳态期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。非重触发，则是在暂稳态期间不能接收新的触发信号，也就是说，非重触发单稳态触发器，只能在稳态时接收输入触发信号，一旦被触发由稳态翻转到暂稳态后，即使再有新的信号到来，其既定的暂稳态过程也会照样进行下去，直到结束为止。下面首先介绍TTL集成单稳态触发器74121的功能及其应用。74121是一种比较典型的TTL非重触发单稳态触发器。它既可以采用上升沿触发，也可以采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint。,23:56,（1）图形符号图形符号中表示单稳是非重触发的。符号中引脚的名称和作用为：TRA(3脚)、TRB(4脚)：触发信号输入端,下降沿触发；TR+（5脚）：触发信号输入端,上升沿触发。由于此处采用了施密特触发输入结构，因此对于边沿较差的输入信号也能输出一个宽度和幅度恒定的矩形脉冲。TRA、TRB和TR+组合成内部统一的触发信号。Rint（9脚）：内接定时电阻端，Rint=2k。使用时只需将9脚与14脚（VCC）连接起来即可，不用时则应让9脚悬空。Cext（10脚）：外接定时电容端。Rext/Cext（11脚）：外接定时电阻/电容端。,1、非重触发单稳态触发器74121,图8-2574121的图形符号,23:56,（1）图形符号Q（6脚）、（1脚）：两个状态互补的输出端。外接定时电阻R(阻值可在1.440K之间选择)应一端接14脚(VCC)、一端接11脚。外接定时电容C(一般在10pF10F之间选择)一端接10脚，一端接11脚即可，若C是电解电容，则其正极应接10脚、负极接11脚。（2）功能说明表8-5所示是74121的功能表，表中H表示高电平，L表示低电平。表示下降沿，表示上升沿，表示正脉冲，表示负脉冲。表示任意（高低电平均可）。,图8-2574121的图形符号,23:56,表8-574121的功能表,表中H表示高电平，L表示低电平。表示下降沿，表示上升沿，表示正脉冲，表示负脉冲。表示任意电平（高低电平均可）。,23:56,根据表8-5可知：电路在输入信号TRA、TRB和TR+的所有静态组合下均处于稳态Q=0，。有两种边沿触发方式：在图8-26（a）电路中，触发输入信号vi从TRA(或TRB)输入，TRB（或TRA）和TR+均接固定高电平，74121单稳态触发器由vi的下降沿触发，定时元件采用外接电阻R，R接在Rext和VCC两端之间，则在Q端可以输出一个正向定时脉冲，端输出一个负向脉冲，输出脉冲的宽度由R和C共同决定。其输出波形如图8-27(a)所示。在图8-26（b）电路中，触发输入信号vi从TR+输入，TRA和TRB均接地，此时，74121电路由vi的上升沿触发，定时元件选用内部电阻Rint，将引出端与VCC相连，输出脉冲的宽度则由C和内部电阻Rint决定。其输出波形如图8-27(b)所示。,图8-26两种典型的74121应用电路,23:56,图8-2774121工作波形,23:56,具有非重触发性：器件在定时时间tw内若有新的触发脉冲输入，电路不会产生任何响应，如图8-27(c)所示。（图中B、C脉冲不会引起电路重新触发）电路工作中存在死区时间：在定时时间tw结束之后，定时电容C有一段充电恢复时间，如果在此恢复时间内又输入触发脉冲，则输出脉冲宽度就会小于规定的定时时间。因此C的恢复时间就是死区时间，记作tre。若要得到精确的定时，则两个触发脉冲之间的最小间隔应大于tw+tre，如图8-27(d)所示。死区时间tre的存在，限制了这种单稳的应用场合。,图8-2774121工作波形,2