第8章数字电子技术基础(杨颂华)模板.ppt

第8章脉冲波形的发生和整形，8.1概况8.2555计时器及其应用8.3由单稳态触发器8.4集成逻辑门构成的脉冲电路，8.1概况，8.1.1脉冲发生电路和整形电路的特征，得到矩形脉冲的方法通常有两种：一种是在脉冲发生电路中直接发生卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡触发电路具有两个稳定状态，两个稳定状态的转换都必须施加触发脉冲来完成。 单稳定触发电路只有一个稳定状态，另一个是暂时稳定状态，从稳定状态转移到暂时稳定状态时，必须施加触发信号来触发。 从暂时稳定转变到稳定状态是电路自身完成的，暂时稳定的持续时间取决于电路自身的参数。 卡卡、卡卡、卡卡、卡卡、卡卡、卡卡、卡卡、卡卡653不是稳定的状态，只有两个暂时的稳定的状态。 另外，脉冲整形电路可以将其他形状的信号，诸如正弦波、三角波、一些不规则的波形等等转换成矩形脉冲。 施密特触发是常用的整形电路，具有可以生成将变化非常缓慢的输入波形整形为数字电路所需的矩形脉冲的特征有两个触发电平，输入信号达到某个额定值时，电路状态会切换，那是电平触发的触发器、8.1.2脉冲电路的基本分析方法、图8-1RC开关电路、开关切换的瞬间，电容器的电压不能急剧变化，满足开关定理UC(0 )=UC(0- )。 卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡卡根据cakaka、caka、Baka、Baka、Baka、Baka三要素式，如果U(tM)=UT，则U(0)和U()之间的变换值即过渡过程的开始值U(0)到UT的时间tM (参照图8-2 )从图8-2的U(0)到UT 8.2.1555计时器的结构和功能，可如图8-3555计时器(a )那样计算的(b )管脚图，在图8-3(a )中，将比较器C1的输入端U6 (管脚6 )称为阈值输入端，手动地用TH表示，比较器C2的输入端U2 (管脚2 C1和C2的基准电压(电压比较的基准) UR1和UR2由来自电源UCC的3个5k的电阻分压给出。 控制电压输入端UCO浮起时，给UCO外置固定电压的话。 RD是异步设定0端子，在RD端子上输入低电平时，基本RS触发器被设定为零，总是RD成为高电平。 计时器的主要功能依赖于两个比较器输出控制RS触发器和放电管V1的状态。 此时，比较器C1的输出为0，C2的输出为1，基本RS触发器为0，V1导通，Uo的输出为低电平。 此时，C1输出为1，C2输出为0，基本RS触发器为1，V1关断，Uo输出成为高电平。 caka、caka、Baka、Baka、Baka、Baka、Baka 6、表8-1555定时器菜单、8.2.2555定时器的典型应用、1 .单稳定触发器、由图8-4用555定时器构成的单稳定触发器(a )电路图(b )波形图、1 )工作原理静止期在电源刚接通后，电路中，电源经由电阻r对电容器c充电，若UC上升，则RS触发器为0，Uo=0，V1导通，因此，电容器c经由导电管V1迅速放电，直至UC=0，电路成为稳定状态。 此时，如果Ui没有触发信号，则电路持续Uo=0的稳定状态。过渡稳定：施加触发信号Ui的下降沿到达时，RS触发器q端子变为1，因此Uo=1、v1截止，UCC经由电阻r开始对电容器c充电。 随着电容器c的充电的进行，UC上升，值UC ()=朝向UCC。 ； 如果ui的触发负脉冲消失，则U2返回高电平，在此期间，RS触发器的状态不变化，因此uo保持高电平，电路暂时稳定。 但是，电容器c的电压上升时，RS触发器被设定为0，电路输出Uo=0、V1接通，暂时的稳定状态结束，电路恢复到初始的稳定状态。 恢复期： V1导通时，电容器c在V1急速放电，变为UC0，电路再次恢复到稳定状态，第二个触发信号到来时，重复上述过程。 哗啦哗啦哗啦哗啦，2 )输出脉冲宽度TW tw是过渡性的停留时间，从电容器c的充电过程可知，代入式(8-2)后，图8-4(a )所示的电路对输入触发脉冲的宽度有一定的要求，在tw以下输入触发脉冲宽度大于TW时，请在U2输入上附加RiCi微分电路。 3 )单触发器电路的用途延迟输入信号一定时间(通常为脉冲宽度TW )后输出。 ； 在定时，产生一定幅度的脉冲信号。 2、多谐振荡器，图8-5中由555计时器构成的多谐振荡器(a )电路图(b )波形图，1 )工作原理多谐振荡器只有两个瞬态稳定性。 如果接通电源，则电路处于某一定的稳定状态，电容器c的电压UC稍低，Uo输出为高电平，V1断开，电源UCC经由R1、R2对电容器c充电。 随着充电的进行，UC变高，但输出电压Uo始终保持高电平，这是最初的稳定状态。 另外，若电容器c的电压UC稍微超过(即U6和U2两者相等)，则RS触发器被设置为0，将输出电压Uo从原来的高电平反转为低电平，即Uo=0，V1导通饱和，此时，电容器c在R2和V1处放电随着电容器c的放电，UC下降，但Uo始终保持低电平，这是第二个过渡的稳态。 喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓。 多振荡器的振荡周期是两个过渡的持续时间，T=T1 T2。 图8-5 (b )根据UC的波形求出的电容器c的充电时间T1和放电时间T2分别为，因此振荡周期，3 )占空比可调整的多振荡器、图8-6占空比可调整的多振荡器，电容器c的充电路径为UCCR1V1C。 ； 电容器c的放电路径为CV2R2放电管V1地，因此T2=0.7R2C。 振荡周期是占空比为4 )多振荡器的应用例2个多振荡器，可以构成图8-7(a )所示的模拟音响电路。 适当地选择定时元件，以使振荡器a的振荡频率fA=1Hz，振荡器b的振荡频率fB=1kHz。 低频振荡器a的输出与高频振荡器b的复位端(四脚)连接，因此，uoo1输出高电平时，b振荡器振荡，当uoo1输出低电平时，b振荡器复位，振荡停止，因此，从扬声器产生1kHz的间歇声音。 其工作波形在图8-7(b )中示出。 57348； 图8-7是由555计时器构成的模拟音响发生器(a )电路图(b )波形图，3 .施密特触发1 )施密特触发的结构和动作原理，图8-8是由555计时器构成的施密特触发(a )电路图(b )波形图(c )电压传递特性，图中U6 如果对输入端Ui施加三角波，则在输出端获得如图8-8(b )所示的矩形脉冲。 其动作过程如下： UI从0上升，此时由于RS触发设为1，所以Uo=UoH； 当时，由于RS=11，所以当Uo=UoH未改变时，电路反转，将RS触发器设为零，并且Uo从UoH变化为UoL时，对应的Ui振幅值被称作上行触发电平u。当时，如果Uo=UoL没有变化的Ui下降，则由于RS触发器的RS=11，所以仅在Uo=UoL没有变化的Ui下降时，RS触发器被设为1，电路反转，Uo从UoL变化为UoH，此时根据以上分析，电路在Ui的上升沿和下降沿，输出电压uo反转时对应的输入电压值不同，一方为u，另一方为U-。 施密特电路具有的滞后特性，被称为反向差。 差电压。 电路的电压传输特性在图8 c中示出。 改变电压控制侧UCO(5足)的电压值可以改变差电压，一般来说，UCO越高，u越大，耐噪声性越强，但灵敏度相应地降低。 2 )施密特触发器的应用施密特触发器的应用很广泛，主要有以下几点。 可以将边缘变化缓慢的周期性信号转换为矩形脉冲。 脉冲整形。 把不规则的电压波形整形为矩形波。 适当增大差动电压，电路的抗干扰性就会提高。 图8-9(a )是有顶噪声的输入信号，图8-9(b )是差电压小的输出波形，图8-9(c )是差电压比顶噪声大的输出波形。 57348； 脉冲宽度。 图8-10是在施密特触发的输入端施加了一系列振幅不同的脉冲信号的波形，只有上触发的电平u以上的振幅的脉冲在输出端产生输出信号。 因此，该方法可以识别比u大的宽度的脉冲，即，宽度。 另外，施密特触发也可以构成多振荡器等，应用宽的脉冲电路。 图8-9波形整形、图8-10宽度鉴别、8.3统一单稳定触发、1.74LS121非重触发单稳定触发、74LS121单稳定触发的销图和逻辑符号示于图8-11(a )、(b )，其功能表示于表8-2。 由于该集成电路在内部采用了施密特触发输入结构，所以即使是边缘差的输入信号，也能输出宽度和宽度一定的矩形脉冲。 输出脉冲宽度是作为图8-11集成触发器74LS121(a )管脚图案的(b )逻辑符号，表8-2综合单稳定74LS121功能表，式中，RT和CT是外接定时元件，RT(Rext )范围是2k40k，CT(Cext CT连接在10，11脚之间，RT连接在11，14脚之间。 如果不外接RT，则如果直接使用电阻值为2k的内部定时电阻Rin，则也能够将Rin连接到UCC，即9、14脚上。 外置RT会释放9只脚。 74LS121的主要性能如下：喀喀喀喀喀喀，喀喀喀，喀喀，喀喀喀，喀喀，喀喀，喀喀，喀喀，喀喀，喀喀，喀喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀，喀从菜单可以看出，当输入与A1、A2或b中任一方对应的触发脉冲时，向q侧输出正方向的定时脉冲，向q侧输出负方向的脉冲。 例如，A1或A2低，b侧有上升沿触发时，其输出波形如图8-12(a )所示。 电路动作有死区时间。 在定时时间TW结束之后，在定时电容器CT中存在充电恢复时间，当在该恢复时间内输入触发脉冲时，输出脉冲宽度变得比规定的定时时间TW小。 因此，CT的恢复时间是死区时间，记为TD。 为了获得精确定时，两个触发脉冲之间的最小间隔必须大于TW TD，如图8 c所示。 死区时间TD的存在限制了这种单调的应用。 另外，图8-1274LS121的动作波形、图8-13集成触发器74LS123(a )的管脚模式(b )逻辑符号，2.74LS123能够重新启动单稳定触发，74LS123对触发脉冲的输入的要求与74LS121大致相同。 虽然外部时序电阻RT (即，Rext )在5 k到50k的范围内，但是外部时序电容器CT (即，Cext )通常没有限制。 在CT1000pF的情况下，TW可以通过查找关系图来求出输出脉冲宽度。 另外，单稳定触发器74LS123具有能够再启动的功能，并具有复位输入端RD。 所谓可以重新启动，是指该电路能够在输出定时时间TW内利用输入脉冲重新启动。图8-1474LS123的动作波形、由8.4集成逻辑门构成的脉冲电路、8.4.1微分型单稳定触发电路、由nand门构成的微分单稳定触发电路在图8-15(a )中表示，其动作波形在图8-15(b )中表示。 图中Ri、Ci是输入微分电路，r、c是微分定时电路。 电路参数满足图8-15微分单触发电路(a )的电路图(b )波形图，1 .工作原理1 )静止同步电容器c开放，RRON，因此栅极G1打开门，并输出低电平Uo1=UoL。 2 )当过渡稳定输入端Ui的负方向触发脉冲到来时，经由Ri、Ci微分对栅极G1的输入端进行加法运算，给UB端提供负方向峰值脉冲，引起下一个正反馈过程：结果，栅极G1迅速截止，栅极G2迅速导通，电路进入过渡稳定。 此时，由于Uo输出为低电平，所以即使触发信号消失，栅极G1也保持截止状态。 但是，该状态不稳定，栅极G1的输出为高电平，所以对电容器c充电。 随着充电的进行，Ui2逐渐降低，在Ui2UT (阈值电压)时，下一个正反馈过程：3)恢复期暂时稳定后，电容器c在r放电。 随着放电电流逐渐减少，Ui2最后恢复到原来的稳定状态，电容器c断开。 2、主要参数计算157348； 1 )输出脉冲宽度tw157348； 输出脉冲宽度是过渡持续时间，这取决于Ui2从过渡过程下降到UT所需的时间。 根据图8-16(a )电容器c的充电等效电路，由于UR(0)是稳定时Ui2的输入电压，一般ur (0) off-0.7v，所以tw: 求出2 )的恢复时间，从图8-16(b )可知，电路恢复时间是图8-16的微分单稳定电路中的电容器c的充放电等效电路(b)C的充电等效电路因为电容器的两端电压不急剧变化，所以若在uy1上产生的话，则Ui3也将Uo设为高电平，即Uo1=UoL、Uo2=UoH、Uo=UoH，在这种情况下设为过渡性的I。 但是，该过渡状态无法长期维持，uy1输出低电平时，电容器c被充电，等效电路如图8-17(b )所示(这里忽略了各栅极的输出电阻和输入电阻的影响)。 随着c充电Ui3上升，在成为Ui3UT时，电路反转为栅极G3导通、栅极G1切断、栅极G2导通的过渡稳定ii。 此时，Uo1=UoH、Uo2=UoL、Uo=UoL、电容器c又放电，等效电路成为图8-17(c )。 随着c放电，Ui3持续下降，在Ui3UT时，电路栅极G3断开，栅极G1导通，栅极G2成为断开的过渡性I，重复以上的过程