第六章-脉冲波形的产生和整形

（6-1）,电子技术,数字电路部分,第六章脉冲波形的产生和整形,（6-2）,第六章脉冲波形的产生和整形,6.1概述,6.3连续矩形脉冲波的产生,6.2单脉冲的产生,6.4单稳态触发器,6.5555定时器的原理和应用,（6-3）,6.1概述,数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。,（6-4）,6.2单脉冲的产生,按钮按放一次，便产生一个单脉冲。,但是，由于按钮S机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。,（6-5）,正常时，不按按钮，Q0；,按下按钮时，锁定器翻转，Q1；,开按钮后，回到Q0。,可见：按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。由于锁定器的存在，即使按钮抖动，输出端也不会产生毛刺。,削抖电路,（6-6）,6.3连续矩形脉冲波的产生,矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。,6.3.1环形振荡器,利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:,（6-7）,设uo3的初始状态为0:,0,1,0,1,0,1,用波形图来表示,则为:,优点:电路结构简单,所用元件少。,缺点:频率太高,并且不可调整。,（6-8）,在原电路的基础上添加RC延时电路,便可以克服上图的不足:,下面将结合它的工作波形说明其工作原理:,（6-9）,假设：开始时uo=0,电容上的电流，uA下降,uAUT时，uo不反转。,（6-10）,当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。,（6-11）,由于电容电压不能突变,当uo1发生下跳时,uA有一突变。,（6-12）,t1后，uo2uo1，电容反向充电,uA上升。,只要uAUT,则uo2低电平宽度不再受RC的控制。必须改进电路!,（6-24）,(a),具体原理请参见有关教材。,（6-25）,6.4.2集成单稳组件介绍,它的管脚图和功能表见下页:,集成化单稳组件的类型很多,以下以74LS123为例,作为介绍对象。,74LS123包括两个独立的单稳,各管脚以字头1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻(RT)和定时电容(CT)决定。单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入相与的结果，具体参见它的功能表。,（6-26）,74LS123管脚图,（6-27）,74LS123功能表,（6-28）,74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:,1.基本脉冲宽度由外接电阻(RT)、电容(CT)决定，当CT1000PF时，脉宽tW应为：,tW=0.45RTCT,2.在清零端(CLR)加清0负脉冲,可提前终止输出脉冲,如下图所示:,CLR,Q,单位：RT:k、CT:Pf、tW:nS,（6-29）,3.通过在A端或B端加再触发脉冲,可使输出脉冲的宽度加宽:,由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度,所以,它被称为可再触发式单稳。,（6-30）,6.4.3单稳态触发器的应用,单稳的应用多种多样,如:整形、延时控制、定时顺序控制等等。,例如“延时控制”,利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过R、C调节。请看下例:,（6-31）,QA,QC,QB,QD,CP,CLR,R,S0,S1,QA,QC,QB,QD,CP,CLR,R,A,B,C,D,E,F,G,H,74LS194(1),74LS194(2),R2,C2,A,R1,C1,A,Q1,B,+5V,移位输入,DW1,DW2,时钟,S1,S0,（6-32）,t0,t1,t2,t3,用波形图表示如下:,（6-33）,用波形图表示如下:,移位寄存器清零,移位寄存器串行输入为1,循环重新开始,（6-34）,6.5555定时器的原理和应用,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,6.5.1555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A1、A2;一个RS触发器;一个反相器和一个晶体管T等。具体的结构见后图。,（6-35）,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A1,A2,VCC,TH,CO,TR,D,T,uo,RD,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,（6-36）,管脚图,（6-37）,CO,三个电阻构成的分压器给两个比较器提供基准电压:A1的为2VCC/3,A2的为VCC/3。,首先讨论上图中彩色部分的电路的工作原理。,（6-38）,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,（6-39）,附录:,（6-40）,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:,（6-41）,6.5.2555定时器的应用,(1)双稳态触发器:微电机起动停车控制电路。,S1:起动按钮,S2:停车按钮,555定时器应用范围非常广泛，可以做单稳、双稳、多谐震荡器、施密特触发器等。下面举例说明：,（6-42）,仅按下起动按钮S1,则TRVCC/3,这时uo=0,电机停止运行。,如果松开S2,电机仍不转动。,（6-43）,(2)单稳态触发器:洗相曝光定时器,若S打开,则ui=1;,若S合上,则ui=0。,（6-44）,接通电源后，设按钮S处于打开状态,电容已充电至稳态。则：,依前分析可知：此时uo=0,555内的晶体管T导通,电容CT被短路,THVCC/3。Uo保持0状态。,（6-45）,uo=0,555内的管T导通,电容CT被短路。,（6-46）,S按下时,TRVCC/3,则uo=0;555内的晶体管T也由截止变成导通,电容CT迅速放电而变成0V。,（6-48）,由以上过程可以看出:按钮每按动一次,uo便输出一个正脉冲,其宽度TW由RTCT决定。,（6-49）,红灯亮的时间即为曝光时间TW,TW=1.1RTCT,（6-50）,(3)多谐振荡器:简易电子琴电路,首先说明如何用555定时器构成多谐振荡器:,（6-51）,设电容C原先未充电,故TH=TRVCC/3,此时uo=1,555内的晶体管T截止,电源通过R1和R2对电容C充电。,在uC没有充电到2VCC/3之前,uo保持1不变。,（6-52）,uC一旦充至2VCC/3，则TH=TR=2VCC/3、uo由1翻转为0。同时555内的晶体管T导通,电容C经R2、T放电,一直至VCC/3，使得uo回到1,进入循环.,t1,t2,t3,在uC没有充电到2VCC/3之前,uo保持1不变。,（6-53）,T1,T2,输出方波