第8章---脉冲信号的产生与整形

电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,第8章脉冲信号的产生与整形,8.1脉冲信号的基本参数8.2施密特触发器8.3单稳态触发器8.4多谐振荡器8.5555定时器,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,8.1脉冲信号的基本参数,图8-1脉冲信号参数图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,8.1脉冲信号的基本参数,（1）脉冲周期T：两个相邻脉冲之间的时间间隔。有时也使用频率表示单位时T间内脉冲的重复次数；（2）脉冲幅值：脉冲电压变化的最大幅度；（3）脉冲宽度：从脉冲前沿到达0.5起到脉冲后沿到达0.5为止的一段时间；（4）上升时间：脉冲上升沿从0.1上升到0.9所需要时间；（5）下降时间：脉冲下降沿从0.9下降到0.1所需要时间；（6）占空比：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即。理想方波信号的上升时间和下降时间均为0。,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,8.2施密特触发器,1.电路的触发方式属于电平触发。2.在输入信号增加和减少过程中，施密特触发器有不同的阈值电压。,图8-2传输特性图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,原理分析,一、电路组成,图8-3CMOS反相器组成的施密特触发器,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,原理分析,一、电路工作原理CMOS反相器的阈值电压VthVDD/2，R1R2且输入信号为三角波。,(8-1),(8-2),(8-3),电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,原理分析,V1上升至最大值后开始下降，当VI1=Vth时电路产生正反馈过程。,(8-4),(8-5),(8-6),电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,电路的工作波形及传输特性,图8-4施密特触发器工作波形及反向传输持性,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,电路原理图仿真分析,图8-6CMOS反相器输出波形,图8-5CMOS反相器,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,电路原理图仿真分析,图8-7CMOS反相器组成的施密特触发器的原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,电路原理图仿真分析,图8-8施密特触发器的传输特性曲线,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成施密特触发器,CMOS集成施密特触发器CC40106内部电路图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成施密特触发器,主要的静态参数值:（a）上限阈值电压VT+VI上升过程中，输出电压VO由高电平跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值，。（b）下限阈值电压VT-VI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，。（c）回差电压(8-7),电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器的应用-波形变换,图8-10波形变换图,图8-11波形变换仿真,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器的应用-脉冲整形,图8-12脉冲波形整形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器的应用-幅度鉴别,图8-13幅度鉴别图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,8.3单稳态触发器,单稳态触发器工作特性：(1)没有触发脉冲作用时电路处于一种稳定状态。(2)在触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。暂稳态是一种不能长久保持的状态。(3)由于电路中RC延时环节作用，电路的暂稳态在维持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间决定于电路中的RC参数值，其被用在脉冲的整形，延时和定时等。,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,图8-14CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,图8-15微分型单稳态触发器各点电压工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,图8-16微分型单稳态触发器原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,图8-17V1和Vd输出的脉冲波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,图8-18V12和V0仿真波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器,各种参数的算法:输出脉冲宽度(8-8)恢复时间(8-9)最高工作频率(8-10)V1周期的最小值(8-11),电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器,图8-19集成单稳态触发器的工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器-电路连接,(a)使用外接电阻的电路连接,（b）使用内部电阻的电路连接,图8-2074121电路连接图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器-工作原理,图8-2174121的逻辑图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器-工作原理,图8-2274121工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器-MC14528的逻辑图,图8-23MC14528的逻辑图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,集成单稳态触发器,图8-24MC14528功能表和电路工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器的应用,（1）定时：,图8-26电路工作波形,图8-25定时逻辑图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器的应用,（2）延时：,图8-27延时电路工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,单稳态触发器的应用,（3）噪声消除：,图8-28噪音消除电路及工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,8.4多谐振荡器,多谐振荡器的原理：多谐振荡器是一种在接通电源后，就能产生一定频率和一定幅值矩形波的自激荡振荡器，常作为脉冲信号源。由于多谐振荡器在工作过程中没有稳定状态，故又称为无稳态电路。,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,门电路组成的多谐振荡器,由门电路组成的多谐振荡器的特点：1、产生高、低电平的开关器件，如门电路、电压比较器、BJT等。2、具有反馈网络，将输出电压恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态。3、有延迟环节，利用RC电路的充、放电特性可实现延时，以获得所需要的振荡频率。（在许多实用电路中，反馈网络兼有延时的作用）,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,门电路组成的多谐振荡器,第一暂稳态及电路自动翻转的过程：第二暂稳态及电路自动翻转的过程：,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,多谐振荡器,图8-29多谢振荡器及原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,多谐振荡器,图8-30多谢振荡器波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,多谐振荡器,图8-31多谢振荡器仿真原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,多谐振荡器,图8-32多谢振荡器仿真波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,多谐振荡器-振荡周期的计算,对应于第一暂稳态，将t1作为时间起点根据RC电路瞬态响应的分析，有（8-9）在第二暂稳态，t2将作为时间起点由此可求出（8-10）,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器构成多谐振荡器,图8-33施密特构成多谢振荡器,图8-34仿真原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器构成多谐振荡器,若采用的是CMOS施密特触发器，且，电压波形得到振荡周期计算公式为,、,(8-11),电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,施密特触发器构成多谐振荡器,图8-35电路的电压波形,图8-36电路电压波形仿真图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,石英晶体振荡器,图8-37石英晶体振荡器,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,石英晶体振荡器,图8-38石英晶体仿真原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,石英晶体振荡器,图8-39石英晶体的输出波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V工作，7555可在318V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器的电路结构和功能表,图8-44555定时器的电路结构,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器功能表,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器组成的单稳态触发器,图8-45555组成的单稳态触发器电路,图8-46555组成的单稳态触发器简化电路,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器工作波形,图8-47工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器仿真,图8-48555组成的单稳态触发器仿真原理图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,图8-49555组成的单稳态触发器仿真波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,图8-52555定时器组成的可重复触发的单稳态电路的仿真图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,图8-53555定时器组成的可重复触发的单稳态电路的波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,555构成的单稳态电路构成脉冲宽度调制器：,图8-54电路图,图8-55工作波形,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,图8-56电路仿真原理图,图8-57电路仿真波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,555定时器构成施密特触发器,图8-58555定时器构成施密特触发器电路图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,555定时器,图8-59工作波形图,电子技术基础精品课程数字电子电路与逻辑设计,