课件脉冲波形的产生和整形

脉冲波形的产生和整形,内容提要,主要介绍矩形波的产生和整形电路。在矩形波产生电路中介绍几种常用的多谐振荡器对称式和非对称多谐振荡器、环形振荡器以及用施密特触发器和555定时器构成的多谐振荡器等。此外对几种不同类型的压控振荡器也做了介绍。在整形电路中，介绍了施密特触发器和单稳态触发器。本章也讨论了最常用的555定时器及其所构成的施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路及工作原理。,2020/5/15,1,1概述,一、产生矩形脉冲的途径,1.利用各种形式的多谐振荡器电路；2.通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换成符合要求的矩形脉冲。,二、矩形脉冲特性的描述,通常的矩形脉冲波形如图1所示。,图1,2020/5/15,2,图1,其中：,1概述,脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。有时也用频率f1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。,脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。,2020/5/15,3,图1,脉冲宽度tW：从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到达0.5Vm为止的一段时间；上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时间；下降时间tf：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时间。,1概述,2020/5/15,4,占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即qtw/T,图1,1概述,注：在脉冲整型或产生电路用于数字系统时，有时对脉冲有些特殊要求，如脉冲周期和幅度的稳定性等，这时需要另增加一些参数来描述脉冲。,2020/5/15,5,2施密特触发器（SchmittTrigger）,第一、输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同；,第二、在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。,注：利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。,施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路，它具有下面两个性能特点：,2020/5/15,6,2.1用门电路组成的施密特触发器,将两极反相器串接起来，通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端就够成施密特触发器电路，其电路及其图形符号如图10.2.1所示。,图2.1,设反相器G1和G2均为CMOS门，其阈值电压为VTHVDD/2，输出高低电平分别为VOHVDD，VOL0，且R1VTH时，电路状态维持在voVOHVDD不变。,当vI从高电平VDD逐渐下降到vAVTH时,此时施密特触发器在vI下降时对应输出电压由高电平转为低电平时的输入电压为VT，称为负向阈值电压，此时voVDD，G1门的输入电压为,2020/5/15,10,由于VTHVDD/2，故,只要vIVCC/3，Q=1，Q=0，触发器保持原态；当vI2VCC/3时，Q=0（voVOL），Q=1。,2020/5/15,55,图5.3,5.2用555定时器接成的施密特触发器,（2）当vI2VCC/3时，Q=0（voVOL），Q=1；当vI减少时，2VCC/3vIVCC/3，Q=0，Q=1，触发器保持原态；当vI减少到vIVCC/3，Q=1（voVOH），Q=0。,2020/5/15,56,故其正向阈值电压为VT2VCC/3，负向阈值电压为VTVCC/3，故电路的回差电压为VTVCC/3。若改变回差电压的大小，则可通过5脚外接电压VCO来改变。,图5.3,5.2用555定时器接成的施密特触发器,2020/5/15,57,5.3用555定时器接成的单稳态触发器,其电路如图5.5所示,2020/5/15,58,波形如图5.6所示其工作过程如下,5.3用555定时器接成的单稳态触发器,图5.5,图5.6,当vI处于高电平时，电路的稳定状态为vo0。,2020/5/15,59,当vI脉冲下降沿到达时，Q1，Q0，此时放电管TD截止，VCC通过R给C充电，vC增加。当vC2VCC/3时，Q0（v00），Q1，C通过TD放电。vI变成高电平，此时vC1和vC2输出均为高电平，电路保持v00。,5.3用555定时器接成的单稳态触发器,图5.5,图5.6,2020/5/15,60,其输出脉宽为,注：通常R的取值在几百欧姆到几兆欧之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，tW的范围为几微妙到几分钟。但tW越大，其精度和稳定度也要下降。,图5.6,5.3用555定时器接成的单稳态触发器,2020/5/15,61,5.4用555定时器接成的多谐振荡器,其构成电路如图5.7所示,图5.7,2020/5/15,62,图5.7,对应的波形如图10.5.8所示,电路的振荡周期为,5.4用555定时器接成的多谐振荡器,图5.8,2020/5/15,63,振荡频率为,2004-11-29,上式标明，改变R和C就可改变振荡频率。用CB555组成的多谐振荡器最高频率为500KHz，用CB7555组成的多谐振荡器最高频率可达1MHz。为了改变占空比，可采用图10.5.9所示电路。,5.4用555定时器接成的多谐振荡器,2020/5/15,64,例5.1图6.5.10为由555定时器构成的简易触摸开关，试分析是什么电路？二极管能亮多长时间？,解：此电路为单稳态触发器,二极管亮的时间为,5.5555定时器及其应用,2020/5/15,65,例5.2两相时钟发生器电路如图10.5.11所示已知R1510，R210K，C=0.1F。(1)说明555定时器组成何种电路？(2)画出vo、1和2的波形。(3)计算1的周期T和脉冲宽度。,2020/5/15,66,5.5555定时器及其应用,解：（1