第6章-脉冲波形的产生与整形

第6章脉冲波形的产生与整形,首都师范大学物理系,施密特触发器的电压传输特性,回差电压：,同相输出,反相输出,施密特触发器的应用,6.3单稳态触发器,单稳态触发器的主要特点：具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；在外界脉冲的作用下，从稳态翻转为暂稳态；在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。应用：脉冲整形延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲）定时（产生固定时间宽度的脉冲信号）,微分型单稳态触发器,（1）没有触发信号时电路工作在稳态当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo11，uo20。,1,1,0,（2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo10，uo21。,0,0,1,1,（3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo11，uo20。,脉冲宽度：tp=0.7RC,稳态时，ui1，G1、G2均导通。uo10，uA0，uo20。ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1。由于电容电压不能跃变，uA仍为0，故门G2截止，uo2跳变到1。在G1、G2截止时，C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升。当uA上升到管子的开启电压UT时，如果ui仍为低电平，G2导通，uo2变为0。当ui回到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复到稳定状态。,积分型单稳态触发器,6.4多谐振荡器,多谐振荡器：不需要外加触发信号，能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。分类：对称式多谐振荡器非对称式多谐振荡器环形振荡器施密特触发器构成的多谐振荡器石英晶体多谐振荡器,对称式多谐振荡器,（1）为了产生自激振荡，电路没有稳定状态。（2）当输入信号有微小的正跳变时，电路进入第一个暂稳态。电路发生的正反馈过程如下：,C1开始充电、C2开始放电,对称式多谐振荡器,（3）当C1充电到G2的输入阈值电压时，G2导通并引起下述正反馈过程如下，电路进入第二个暂稳态。,C1开始放电、C2开始充电,（4）当C2充电到G1的输入阈值电压时，G1导通；当输入信号有微小的正跳变时，即重复（2）步操作。电路进入第一个暂稳态。因此电路便不停地在两个暂稳态之间往复振荡，在输出端产生矩形输出脉冲。由于电路结构完全对称，所以第一个暂稳态和第二个暂稳态完全对应。,对称式多谐振荡器,非对称式多谐振荡器,（1）在对称式多谐振荡器的基础上进行简化，电路仍然没有稳定状态，在两个暂稳态之间振荡。（2）当输入信号有微小的正跳变时，电路进入第一个暂稳态。电路发生的正反馈过程如下：,C开始放电,非对称式多谐振荡器,（3）当C放电到G1的输入阈值电压时，将引起下述正反馈过程如下，电路进入第二个暂稳态。,C开始充电,非对称式多谐振荡器,（4）当C充电到G1的输入阈值电压时，G1导通；当输入信号有微小的正跳变时，即重复（2）步操作。电路进入第一个暂稳态。因此电路便不停地在两个暂稳态之间往复振荡，在输出端产生矩形输出脉冲。,施密特触发器构成的多谐振荡器,（1）施密特触发器的典型特点：电压传输特性存在滞回区。使其输入电压在正/负向阈值电压之间往复变化，即可得矩形脉冲（2）当接通电源瞬间，电容上的初始电压为0，故输出为高电平，C开始充电。（3）当C充电至正向阈值电压时，输出跳变为低电平，C开始放电。（4）当C放电至负向阈值电压时，输出跳变为高电平，C重新开始充电。,石英晶体多谐振荡器,振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0,6.5555定时器及其应用,555定时器的电路结构与功能555定时器接成的施密特触发器555定时器接成的单稳态触发器555定时器接成的多谐振荡器,555定时器的电路结构与功能,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,4.516V,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/3,1,1,1,0,0,6.5.2由555定时器构成的施密特触发器,6.5.3由555定时器构成的单稳态触发器,图6.5.4,接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通