数字电路基础 阎石 第十章 脉冲波形的产生和整流new

1、数字电路基础 阎石 第十章 脉冲波形的产生和整流.txt我退化了，到现在我还不会游泳，要知道在我出生之前，我绝对是游的最快的那个数字电路基础 阎石 第十章 脉冲波形的产生和整流.txt13母爱是迷惘时苦口婆心的规劝；母爱是远行时一声殷切的叮咛；母爱是孤苦无助时慈祥的微笑。 本文由baoyizhong0贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 数字电子技术基础（第五版）教学课件 数字电子技术基础 第十章 脉冲波形的产生和整形 10.1 概述 一、获取矩形脉冲的方法 1. 脉冲波形发生电路 2. 脉冲波形整形电路 二、描述矩形脉冲特性的主要参数 1

2、0.2 施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路） 10.2.1 用门电路组成的施密特触发器 VOH = VDD，VOL = 0，VTH 1 = VDD，且R1 < R2 2 当 V I = 0时， VO = 0。 ?当 V I ? , 至 V I' = VTH 时，进入传输特性的放 大区，故 V I' VO1 VO VI = VTH = ? VI = VT + = (1+ R1 )VTH R2 R2 VI R1 + R2 使电路迅速跳变到 VO = VOH 当VI = 1时，VO = 1。 ?当VI ?, 至VI' = VTH 时，进入传输特性的放 大区，故 VI&

3、#39; VO1 VO 使电路迅速跳变到 VO = VOL VI = VTH R1 = (VDD ? VI ) + VI R1 + R2 ? R1 = (1? )VTH R2 VI = VT ? VI = VT + R1 = (1+ )VTH R2 VI = VT ? R1 = (1? )VTH R2 10.2.2 集成施密特触发器 一、双极型IC 一、双极型IC VI = 0时，T1截止，T2 饱和导通，VO = VOL 1. R4 VE 2 (VCC ? VCES 2 ) R3 + R4 当VI ，至VI = VE 2 + 0.7V时，T1导通，并引起 VI iC1 VC1 iC 2 VB

4、E1 VE 迅速转为 T1导通， T2 截止 ? V O = V OH VOL 1.9V VE 2 R4 VE1 (Vcc ? VCES1 ) R2 + R4 VI = 1时，T1饱和，T2截止，VO = VOH VE1 (VCC ? VCES1 ) R4 R2 + R4 当VI ，至VI = VE1 + 0.7V时，T1脱离饱和，并引起 VI iC 1 VC 1 iC 2 VBE1 VE 迅速转为T1截止，T2 导通 ? VO = VOL VT + = V E 2 + 0.7V VE1 VE 2 (Vcc ? VCES 2 ) R4 R3 + R4 VE1 (Vcc ? VCES 1 ) V

5、T + = V E 1 + 0 .7V R4 R2 + R4 2. 器件实例 74 13 附加部分： 输入加“与门” 输出加推拉式输出级“反相” VOL电压值较高，加入电平偏移部分 二、CMOS 二、CMOS IC 施密特触发器的主要特点： 输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同 电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡 10.2.3 施密特触发器的应用 一、用于波形变换 二、用于鉴幅 10.2.3 施密特触发器的应用 三、用于脉冲整形 10.3 单稳态触发器 特点： 有一个稳态和一个暂稳态。 有一个稳态和一个暂稳态。 在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时 在

6、外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时 间后自动返回稳态。 间后自动返回稳态。 暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。 10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 一、积分型 G1和G2为TTL门 G1和G2为TTL门 1、原理分析 * 稳态下：VI = 0,VO = 1, (VO1 = VOH ),V A = VOH ； * VI 后，VO = 0, 进入暂稳态，VO1 = 0, C开始放电； *当放至V A = VTH 后，VO = 1, 返回稳态； * VI 后，C重新充电至VOH , 恢复初始态； 2. 性能参数计算 输出脉宽： tw = RC ln V( ) ? V( 0 )

7、 V( ) ? V( t ) VOH = RC ln VTH tre = ( 3 5)( R + RO )C td = tTR + tre 输出脉冲宽度（VO = 0时间）等于VA从VOH 放电至VTH的时间。 二、微分型 G1和G2为CMOS门 G1和G2为CMOS门 VOH = V DD , VOL = 0 , VTH = 1 V DD 2 1. 原理分析 稳态下：VI = 0, Vd = 0, VI 2 = VDD , VO = 0, (VO1 = VDD ), C上无电压； 加触发信号 VI , V d V O 1 V I 2 V O 电路迅速进入暂稳态 V O = 1 , V O 1

8、 = 0 , C 开始充电 二、微分型 G1和G2为CMOS门 G1和G2为CMOS门 1 VOH = V DD ,VOL = 0 ,VTH = V DD 2 充电至VI 2 = VTH时, VI 2 又引起正反馈 VI 2 VO VO1 电路迅速返回稳态VO = 0, VO1 = VDD , C放电至没有电压，恢复稳态。 2、性能参数计算 输出脉宽： tw = RC ln V( ) ? V( 0 ) V( ) ? V( t ) = RC ln VDD ? 0 = RC ln 2 VDD ? VTH tre = ( 3 5)( R / rD1 + RON )C ( 3 5) RON C td

9、= tw + tre 输出脉冲宽度（ VO = 1时间）等于 V I 2 从 0充电至 VTH 的时间。 10.3.2 集成单稳态触发器 电路结构与工作原理 (74 121) 微分型单稳 控制附加电路 tw = RC ln V( ) ? V( 0 ) V( ) ? V( t ) VCC ? 0 = RC ln RC ln 2 VCC ? VTH 可重复触发？ 不可重复触发？ 10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号） 10.4.1 对称式多谐振荡器 一、工作原理（TTL） 一、工作原理（TTL） (1)静态（未振荡） (1)静态（未振荡） 时应是不稳定的 ( 2 )由于“扰动”使 V

10、 I 1有微小 ，则有： V I 1 VO ! V I 2 VO 2 使 VO1迅速跳变为低，而 VO 2 迅速跳变为高。 电路进入第一个暂稳态 , C1开始充电， C 2 开始放电。 ( 3)当 V I 2充至 VTH 时，再 将起引起如下正反馈： V I 2 V O 2 V I 1 V O 1 使 V O 1迅速跳变为高，而 V O 2 迅速跳变为低。 电路进入第二个暂稳态 , C 2 开始充电， C 1开始放电。 二、电压波形 三、振荡频率计算 T = VI 1从充电开始到充至VTH 的时间+ VI 2 从充电开始到充至VTH 的时间 VE = VOH + (VCC ? VBE ? VO

11、H ) RE = R1 / RF 2 RF 2 R1 + RF 2 T = 2 RE C ln VE ? VIK VE ? VTH 10.4.2 非对称式多谐振荡器 (1 一、工作原理（CMOS） 一、工作原理（CMOS） )由于“扰动”使 V I 1 有微小 ，则有： V I 1 V I 2 V O 2 使 V O 1迅速 = 低，而 V O 2 迅速 = 高。 电路进入第一个暂稳态 ( 2 )V I 1 至 V TH ，则有： V I 1 V I 2 V O 2 使 V O 1 迅速 = 高，而 V O 2 迅速 = 低。 电路进入第二个暂稳态 ? C 开始充电 , V I 1 C 开始放

12、电 , V I 1 (3)当VI 1 至VTH , 又返回第一个暂稳态。 二、电压波形 脉冲宽度计算： 脉冲宽度计算： TW = T1 + T2 T1 : C放电，从 VTH + V DD 放至VTH 放电， T2 : C充电，从 VTH ? V DD 充至VTH 充电， tw = RC ln V( ) ? V( 0 ) V( ) ? V( t ) 10.4.3 环形振荡器 一、最简单的环形振荡器 二、实用的环形振荡器 （TTL） TTL） 第一步： 积分环节， 第一步：增加 RC 积分环节，加大 t pd 2。 第二步： 输出。 第二步：为获取更大延 迟，将 C的接地端改至 G1输出。 通过

13、调整R、C改f（R不能太大） RC常数远大于Tpd ,因此周期主要计算RC环节 10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器 VDD ? VT ? VDD ? VT + T = T1 + T2 = RC ln + RC ln VDD ? VT + VDD ? VT ? VDD ? VT ? VDD ? VT + T = T1 + T2 R2C ln + R1C ln VDD ? VT + VDD ? VT ? 10.4.5 石英晶体多谐振荡器 年 美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振 荡的频率。 巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡 片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采 用，使无线广

14、播振荡电磁回路稳频成为压电晶体 的最重要应用之一。 10.5 555定时器及其应用 555定时器及其应用 10.5.1 555定时器 （数/模混 555定时器 （数/ 合IC） IC） 一、电路结构 由电压比较器（C1,C2） 由电压比较器（C1,C2） 触发器 G3,G4 输出缓冲器（G3,G4） 输出缓冲器（G3,G4） OC输出的三极管（TD） OC输出的三极管（T 组成 二、功能表（输出与输 入的关系） 输 入 输 出 R D 0 1 1 1 1 VI 1 X VI 2 X VO 0 0 TD 导通 导通 2 1 > VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC &

15、gt; VCC 3 3 2 1 < VCC < VCC 3 3 2 1 > VCC < VCC 3 3 不变 不变 1 1 截止 截止 10.5.2 用555定时器接成施密特触发器 555定时器接成施密特触发器 工作原理 输 R D 0 1 1 1 1 入 输 出 VI 1 X VI 2 X VO 0 0 TD 导通 导通 2 1 > VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC < VCC 3 3 2 1 > VCC < VCC 3 3 不变 不变 1 1 截止 截止 VI ,

16、使电路状态发生转变的 值VT + = ? VI , 使电路状态发生转变的 值VT ? = ? VCO VI , 使电路状态发生转变的值VT + = ? VI , 使电路状态发生转变的值VT ? = ? 10.5.3 用555定时器接成单稳态触发器 555定时器接成单稳态触发器 输 入 输 出 R D 0 1 1 1 1 VI 1 X VI 2 X VO 0 0 TD 导通 导通 2 1 > VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC < VCC 3 3 2 1 > VCC < VCC 3 3 不变 不变

17、 1 1 截止 截止 稳态：VI = 1,VO = 0, TD 导通 1 稳态时，无触发信号：VI = 1 ( > VCC即可，VC 2 = 1) 3 ?V = 1 若通电后Q = 0 TD 导通 VC = 0 ? C 1 Q = 0保持 ?VC 2 = 1 2 若通电后Q = 1 TD 截止 C充电至VC = VCC 3 ?V = 1 VC 1 = 0 Q = 0 TD导通 C放电 ? C 1 Q = 0保持 ?VC 2 = 1 触发时 V I ? VC 1 = 1 1 只要 V I 降至 VCC , 则? Q = 1, TD 截止 C 开始充电 3 ?VC 2 = 0 2 1 当VC

18、 充至 VCC时（假定此时VI已经回到高于 VCC） 3 3 VC 1 = 0 ?VC 1 = 1 则? Q = 0, TD 导通 C开始放电至0? Q = 0保持 ?VC 2 = 1 ?VC 2 = 1 性能参数： 暂稳态输出的宽度 VCC ? 0 t w = RC ln = RC ln 3 2 VCC ? VCC 3 对VI的宽度有何要求？ 若VI 的宽度过宽？ 是否可以重复触发？ 稳态：VI = 1,VO = 0, TD 导通 触发时VI VC 1 = 1 1 只要VI降至 VCC , 则? Q = 1, TD 截止 C开始充电 3 ?VC 2 = 0 10.5.4 用555接成多谐触发器 555接成多谐触发器 输 入 输 出 R D 0 1 1 1 1 VI 1 X VI 2 X VO 0 0 TD 导通 导通 2 1 > VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC > VCC 3 3 2 1 < VCC < VCC 3 3 2 1 > VCC < VCC 3 3 不变 不变 1 1 截止 截止 10.5.4 用555接成多谐触发器 555接成多谐触发器 T = T1 + T2 = ( R2 + R1 )C ln