医学专题—-脉冲波形的产生与完整课件

1、2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整1第七章第七章 脉冲波形脉冲波形(b xn)(b xn)的的 产生与整形产生与整形 7.1 概述概述(i sh)(i sh) 7.2 555 555定时器定时器7.3 单稳态触发器单稳态触发器 7.4 施施密特触发器密特触发器7.5 多谐振荡器多谐振荡器第一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整27.1 7.1 概述概述(i (i sh)sh)一、脉冲一、脉冲(michng)(michng)信信号号 脉冲是脉冲是脉动脉动和和短促短促的意思的意思(y s)(y s)，凡是具有，凡是具有不连续波形不连续波形的信号均可称的信号均可

2、称为脉冲信号。广义讲，各种为脉冲信号。广义讲，各种非正弦信号非正弦信号都是脉冲信号。都是脉冲信号。(a)(a)矩形波矩形波(b)(b)方波方波(c)(c)尖脉冲尖脉冲(d)(d)锯齿波锯齿波第二页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整3 在数字系统中常常需要用到在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡峭各种幅度、宽度以及具有陡峭边沿边沿(binyn)(binyn)的矩形脉冲信号的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（，如触发器的时钟脉冲（CPCP）。）。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：获取这些脉冲信号的方法通常有两种： 脉冲产生电路直接产生；脉冲产生电路直接产生；

3、利用已有的周期信号整形、变换得到。利用已有的周期信号整形、变换得到。脉冲整形、变换电路脉冲整形、变换电路单稳态触发器单稳态触发器 施密特触发器施密特触发器；脉冲产生电路脉冲产生电路多谐振荡器；多谐振荡器；多用途的定时电路多用途的定时电路555定时器定时器。第三页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整4二、脉冲信号二、脉冲信号(xnho)(xnho)的参的参数数trtftWT0.9 Um0.5 Um0.1 UmUm矩形脉冲信号的主要参数矩形脉冲信号的主要参数 脉脉冲冲幅幅度度 脉冲脉冲(michng)(michng)周周期期脉冲脉冲(michng)(michng)宽宽度度上

4、升时间上升时间下降时间下降时间占空比占空比q q脉冲宽度与脉冲周期的比值，脉冲宽度与脉冲周期的比值，q qt tW W/T/T 。第四页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整5三、脉冲产生电路三、脉冲产生电路(dinl)(dinl)的暂态分析的暂态分析脉冲波形产生与整形电路多是由脉冲波形产生与整形电路多是由RCRC充放电电路充放电电路(dinl)(dinl)构成的。构成的。 开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关定理开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关定理U UC C(0(0+ +)=)=U UC C(0(0- -) )。 充电暂态过程结束充电暂态过

5、程结束(jish)(jish)后，流过电容器的电流后，流过电容器的电流i iC C()()为为0 0，即，即电容器相电容器相当于开路当于开路。tMU (t)UTtU ( )0U (0+)CCCUC(t)SUCR第五页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整6 /)()()()(tCCCCeU0UUtu 令令u uC C(t(tW W)=U)=UT T，则从暂态过程的起始值，则从暂态过程的起始值U UC C(0(0+ +) )变到变到U UT T所经历的时间所经历的时间t tW W（脉冲（脉冲(michng)(michng)宽度）可用下式计算：宽度）可用下式计算： TCCCW

6、UU0UUn1RCt )()()( 电路的时间常数电路的时间常数= =RCRC，决定决定(judng)(judng)了暂态时间的长短。根据了暂态时间的长短。根据三要素公式三要素公式，可以得到电压随时间变化的方程为，可以得到电压随时间变化的方程为 tWU (t)UTtU ( )0U (0+)CCC第六页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整77.2 5557.2 555定时器定时器 555电路又称为电路又称为集成集成(j chn)定时器定时器。555555定时器是一种多用途的定时器是一种多用途的数数字字模拟混合集成电路模拟混合集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特，可

7、以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。触发器和多谐振荡器。 1972年由年由Signetics公司推出。既有双极型产品，也有公司推出。既有双极型产品，也有MOS型产品。型产品。双极型产品型号的最后双极型产品型号的最后(zuhu)3位数码是位数码是555，单极型最后数字是，单极型最后数字是7555如：如：CB555 是国产是国产(guchn)双极型电路；双极型电路；CH7555是是CMOS型电路。型电路。第七页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整8一、一、555555定时器的电路定时器的电路(dinl)(dinl)结构结构TRC1UR15k5kC25kUR2

8、&14G1RQQG2SG3G43VT7UCCUCOu6(TH )5()6217oRD2放电端uu12348765地2oRDUCC放电端6UCO555uuu双极型双极型555电路电路CMOS型型555电路电路电源电电源电压范围压范围最大负最大负载电流载电流516V318V200mA4mA电压比较电压比较(bjio)器，若器，若u+u-，则输，则输出为高电平，反之输出为高电平，反之输出为低电平。出为低电平。基本基本(jbn)触触发器发器清零端：清零端：0有效有效输出缓冲器，起整输出缓冲器，起整形和提高负载的作形和提高负载的作用。用。第八页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产

9、生与完整9TRC1UR15k5kC25kUR2&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH )5()6217oRD2放电端uu1.1.分压器分压器电压电压(diny)控制端控制端5 5脚悬空时，脚悬空时， ， ；CC1RU32U CC2RU31U CO2RCO1RU21U UU ,5 5脚外接控制电压脚外接控制电压U UCOCO时，时， 。注：注：当当5 5脚不加控制电压脚不加控制电压(diny)(diny)时，通常经过一个时，通常经过一个0.01F0.01F的电容接地，的电容接地，以抑制干扰。以抑制干扰。第九页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完

10、整10TRC1 1UR15k5kC2 25kUR2&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH )5()6217oRD2放电端uu2.2.电压电压(diny)(diny)比较器比较器U U+ +UU- -时，时，C Ci i1 1；U U+ +U U- -时，时，C Ci i0 0。 阈值阈值(y zh)输入端输入端触发触发(chf)输输入端入端3.3.基本基本RSRS触发器触发器R SR Su u0 00 00 01(1(约束）约束）0 10 10 01 01 01 11 11 1保持保持异步清零端异步清零端第十页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生

11、与完整11TRC1UR15k5kC25kUR2&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH )5()6217oRD2放电端放电端uu4.4.放电放电(fng din)(fng din)三三极管极管VTVT是一个是一个集电极开路集电极开路(kil)(kil)的放电三极管。的放电三极管。当当u uO O0 0时，时，VTVT导通；导通；当当u uO O1 1时，时，VTVT截止。截止。 第十一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整12二、二、555555定时器的功能定时器的功能(gngnng)(gngnng)TRC1 1UR15k5kC2 25kUR

12、2&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH )5()6217oRD2放电端uu5 5脚不外接控制脚不外接控制(kngzh)(kngzh)电电压。压。 定时器的主要功能取决于两个比较器输出定时器的主要功能取决于两个比较器输出(shch)(shch)对对RSRS触发器和放电触发器和放电管管VTVT状态的控制。状态的控制。第十二页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整13555555定时器功能表定时器功能表5 5脚不接控制脚不接控制(kngzh)(kngzh)电压电压: :CC1RU32U CC2RU31U TRC1 1UR15k5kC2 25kUR

13、2&14G1RQQG2SG3G43VT8UCCUCOu6(TH)5()6217oRD2放电端uu RD TH TR TD状态状态ou低低导通导通123ccu13CCu低低导通导通1导通导通23ccu23ccu低低（不变）（不变）高高截止截止(jizh)1123ccu13CCu高高截止截止(jizh)（不变）（不变）uCOuCO 2当在当在uCO端外接控端外接控制电压时，阈值电制电压时，阈值电压将变化：压将变化：变为变为uCO;变为变为uCO/2。23CCu13CCu随着随着TH端和端和TR端的电压不同，端的电压不同，其工作状态将发生变化：其工作状态将发生变化：13ccu0第十三页，共五

14、十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整14THTR23VCC23VCC13VCC13VCC23VCC13VCCu01保 持表表2 RD =1时的表时的表1由表2可得如下(rxi)口诀：大于、大于、出0；小于、小于、出1；小于、大于、保持(boch)第十四页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整157.3 7.3 施密特触发器施密特触发器一、一、555555定时器构成定时器构成(guchng)(guchng)的施密特触发器的施密特触发器1.1.电路电路(dinl)(dinl)结构和逻辑符号结构和逻辑符号UIUO+VCC123456785550.01uF第十五

15、页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整162.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理UITH TRUO23VCC23VCC13VCC13VCC23VCC 23 VCC01013VCC13VCC1tUItUO13VCC 23VCC 电压电压(diny)波形波形第十六页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整17工作工作(gngzu)特性：特性：3.3.工作工作(gngzu)(gngzu)特性特性tUItUO13VCC 23VCC 1、电平触发：、电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号， UI达某一电平值时，输出电压U0突变。 U0为脉

16、冲信号。 2、电压滞后传输：电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与UI 从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同。 利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。上的噪声有效地清除。第十七页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整18tUItUO13VCC 23VCC uo0UU+uI电电压压(diny)传传输输特特性性输

17、入信号输入信号上升上升时对应的转换时对应的转换(zhunhun)(zhunhun)电平电平U U+ + ，称为，称为正向正向阈值电压；阈值电压；输入信号输入信号下降下降时对应的转换电平时对应的转换电平U U ，称为，称为负向负向阈值电压；阈值电压；差值差值U UU U+ +U U- -，称为回差电压。，称为回差电压。正向(zhn xin)阈值电压U+负向阈值电压U U第十八页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整19UO1UIUIUO11R2R1G1G2二、二、 用门电路构成用门电路构成(guchng)施密特触发器施密特触发器1、构成、构成(guchng)UIUO1UO说

18、 明UI =00010同相施密特触发器 UI上升(shngshng)过程中U+U-VTH010110U-VTH=U-=VTHG1、G2门将要翻转UO突变1UI（用CMOS非门）= = = = 2、工作原理、工作原理U+VTH0110U-= 电路中电流流向和电位情况见图。第二十一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整22、求、求UUOL1UI，G1R1R2UIG21UO在UI从最大值开始(kish)下降时，UO=UOH。UOHVTH U 从求从求UI ,入手入手(rshu)求求U ：UI , = UTH = UOH UR2 =U =R2R1+R2VTH R2R1UOHR2

19、R1+R2 UOH （UOH VT ）又：故：UOH = VDD； VTH = VDD12 U =（1 ）VTHR1R2电路中电流流向和电位(din wi)情况见图。在UI U+ ， UI , VTH ，G1、G2 门要翻转前的瞬间，= = 第二十二页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整235、电压、电压(diny)传输特性传输特性UI =0时，UO=UOL 是同相施密特特性(txng)UIUOVDDVTH2 VTHR1R2、求回差电压、求回差电压(diny)UU =U+ - U =2 VTH R1R2=R1R2VDD当VDD一定时，调R1、R2 ，可调UT ，即可调U

20、+ U，可调UO脉宽。6、逻辑符号、逻辑符号11&1UU+第二十三页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整24三、施密特触发器的应用三、施密特触发器的应用(yngyng)(yngyng)1.1.波形波形(b xn)(b xn)变换变换 施密特触发器可以将施密特触发器可以将边沿变化缓慢边沿变化缓慢的周期性信号的周期性信号(xnho)变换成变换成边沿陡峭的边沿陡峭的矩形脉冲矩形脉冲信号。信号。例：已知UI为半波，UI m= 9V，电路的U+ =6V， U-=3VUOH =VDD，试画UO波形。963U+U-VDDVDD11UI（V）totUOotUOo第二十四页，共五

21、十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整252.2.波形波形(b xn)(b xn)整形整形 施密特触发器可以将施密特触发器可以将不规则的波形整形为矩形不规则的波形整形为矩形(jxng)波波。若。若适当增大回差电压，可提高电路的抗干扰能力。适当增大回差电压，可提高电路的抗干扰能力。回差电压是由回差电压是由5脚接入的控制电压脚接入的控制电压UCO来控制的。来控制的。UItOUOtOU+U-1UItOUOtOU+U-第二十五页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整26 从一系列幅度不同的脉冲信号中从一系列幅度不同的脉冲信号中选出幅度大于正向阈值电压选出幅度大于正

22、向阈值电压U U+ +的输入脉冲的输入脉冲， 即对幅度进行即对幅度进行(jnxng)(jnxng)鉴别。鉴别。 3.3.幅度幅度(fd)(fd)鉴别鉴别UItOUOtOU+U-1第二十六页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整27一、一、555555定时器构成定时器构成(guchng)(guchng)的单稳态触发器的单稳态触发器48762315uCCuouIRUCC0.01F5555 5脚经过脚经过0.010.01FF电容接地，则电容接地，则 ， 。CC1RU32U CC2RU31U 7.4 7.4 单稳态触发器单稳态触发器第二十七页，共五十八页。2022-3-8医学专题

23、-脉冲波形的产生与完整28UO+VCC123456785550.01uFRCUI+-2、工作、工作(gngzu)原理原理U2 = UI ，和 比较；13VCCU6 = UC，和 比较。23VCC要求触发(chf)信号为负的窄脉冲CUCU6（UC）U2（UI）UO（Q）TD说 明充电(chng din)=23VCC23VCC13VCC0导通稳态：UO =0放电= 023VCC13VCC保 持接通VCC 不触发UI=1023VCC13VCC23VCC13VCC0导通返回：UO =0放电= 023VCC13VCC保 持UI =1无电荷触发第二十八页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产

24、生与完整29总之(zngzh)：不触发，UO=0；UO=1维持(wich)一段时间又返回UO=0充电(chng din)回路：VCC+RC VCC- -（充电慢）放电回路：C+ TD C - -（放电快）3、电压波形、电压波形tUITW23VCC tUOtUCTWRC ln VCC-02VCC -3VCC TWRC ln3 = 1.1RC触发, UO=1注意：第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。注意：第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。第二十九页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整304、工作、工作(gngzu)特性：特性：tUITW23VCC tUOtUC 它

25、有它有稳态稳态和和暂稳态暂稳态两个不同的工作两个不同的工作(gngzu)(gngzu)状态；状态； 在在外界触发脉冲外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，电路能持一段时间以后，电路能自动返回稳态自动返回稳态； 暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路自身参暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路自身参数，与外界触发脉冲无关。数，与外界触发脉冲无关。稳态暂稳态触发(chf)脉冲第三十页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整31三、微分三、微分(wi fn)型单稳态触发器型单稳态触发器1、组成、

26、组成(z chn)（用CMOS或非门）2、工作原理、工作原理（用正窄脉冲(michng)触发）UI UO1UI2UO说 明接通VDD不触发VDDUOL00110稳态：UO=0C中无电荷触发1001暂态：UO=1C充电UI2=VTH000110返回稳态：UO=0C放电UI2=VDD000110恢复为起始稳态 C中无电荷中无电荷注释：此时的逻辑电平“1”，对应的电位为（VDD+0.7）V。UIUO1UI2UOUI，11VDDCRG1G2UI，第三十一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整32总之总之(zngzh)：不触发(chf)：UO=0，C中无电荷触发(chf)：UO=

27、1C充电：返回 UO=0C放电：恢复为起始稳态，放电：恢复为起始稳态，UO=0， C中无电荷中无电荷3、电压波形、电压波形tUIVTHtUO1tUI2tUO* 为了保证触发时间极短，通常在UI端加RC微分电路：1G1UO1CdRdUIUdtUItUdtUOVDD+0.7注意；第二次触发必须在第一次触发稳定之后进行。 电压波形第三十二页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整334、输出、输出(shch)脉宽脉宽 TW 和幅度和幅度 UOmVTHtUI2tUOTW根据一阶RC电路暂态过程中，求任意变量(binling)的一般公式：可得：tA(t)=A()+()+ A(0(0+

28、 +)-)-A()() e A() - A() -t =ln 从波形图中看出，TW是C充电(chng din)使UI2从0上升到VTH对应的时间，UI2()=VDD , UI2(0+)=0,12UI2(TW)=VTH = VDD ,RCTW = RC ln1VDD - 0VDD - VDD2Uom = UOH -UOL VDD1）求）求TW2）求）求Uom= RC ln2 A(0+)A(t)所以：= 0.69 RC第三十三页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整345、分辨时间、分辨时间 TdTd是指在保证电路正常工作的前提下，两个(lin )相邻触发脉冲之间，允许的最小

29、时间间隔。VTHtUI2tUOTWTreTd由波形图知： Td = TW + TreTW：输出(shch)脉冲的宽度 Tre ：恢复时间(shjin)，即 C放电达稳定值VDD所需的时间 T放。RO ND1G2G1R- +VDDC由放电回路知：由放电回路知：放电回路（D1是G2 门输入保护电路中的二极管。）Tre =T放= (35)(RON +R/rD)C当D1的等效电阻rD远远小于RON 和R时，Tre =T放 (35)RON C第三十四页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整35四、积分四、积分(jfn)型单稳态触发器型单稳态触发器1、组成、组成(z chn)可用TT

30、L与非门组成(z chn)，门之间用RC积分电路耦合。UAUBUO1UOUI2、工作原理、工作原理（用正的宽脉冲触发）UI UAUBUO说 明接通VCC不触发10VCC01自然稳态：UO=1触发10VCC10暂稳态：UO=01返回稳态：UO=1C放电UAVTH恢复为自然稳态101不触发10VCC01UO=1RCG1G2&UO1第三十五页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整363、电压、电压(diny)波形波形tUItUO1tUAtUOVTHTTRTreTw4、输出、输出(shch)脉宽脉宽 TW 和幅度和幅度 UOmTW RC lnVOL - UOHVOL -

31、VTHUom = UOH -UOL5、分辨时间、分辨时间 TdTd由波形图知：由波形图知： Td = TTR + TreTTR ：触发脉冲(michng)的宽度Tre ：恢复时间，即 UO1跳到UOH后，C充电达稳定值所需的时间 T充。+-CRUOHRO+VCCG1UA由充电回路知：由充电回路知：充电回路Tre =T充 = (35)(RO+R)C第三十六页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整37五、单稳态触发器的应用五、单稳态触发器的应用(yngyng)(yngyng)1.1.脉冲脉冲(michng)(michng)整形整形IutWOu 单稳态触发器能够把输入的不规则脉

32、冲单稳态触发器能够把输入的不规则脉冲(michng)(michng)信号信号u uI I，整形，整形为具有一定幅度和一定宽度的标准为具有一定幅度和一定宽度的标准矩形脉冲矩形脉冲u uO O。u uO O的幅度取决的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度于单稳态电路输出的高、低电平，宽度t tW W决定于定时元件决定于定时元件R R和和C C。单稳态触发器的整形波形单稳态触发器的整形波形第三十七页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整382.2.脉冲脉冲(michng)(michng)延时延时 脉冲延时电路一般要用脉冲延时电路一般要用两个两个单稳态触发器完成。单稳态触发

33、器完成。延时时间为延时时间为t tW1W1，它，它决定决定(judng)(judng)于第一级单稳态触发器的定时元件于第一级单稳态触发器的定时元件R R和和C C。tUItUO1tUO2tUO1TW1TW2第三十八页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整393.3.定时定时(dn sh)(dn sh) 由于由于单稳触发器可产生宽度为单稳触发器可产生宽度为t tW W的矩形脉冲的矩形脉冲，利用这个矩形脉冲去，利用这个矩形脉冲去控制某电路使它在控制某电路使它在t tW W的时间内动作或不动作，这就是单稳态触发器的时间内动作或不动作，这就是单稳态触发器的的定时作用定时作用。定时

34、时间为。定时时间为t tW W，可通过调节，可通过调节(tioji)(tioji)定时元件定时元件R R和和C C来调节来调节定时时间。定时时间。1&uIOuuO单稳与门uFtWuIuOuFOu单稳态触发器的定时单稳态触发器的定时(dn sh)波形波形第三十九页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整407.5 7.5 多谐振荡器多谐振荡器一、一、555555定时器构成定时器构成(guchng)(guchng)的多谐振荡器的多谐振荡器1.1.电路电路(dinl)(dinl)结结构构48762315CUCCR1R2555uo0.01FuC第四十页，共五十八页。2022

35、-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整412.2.工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理UO+VCC123456785550.01uFR1R2CUCU6U2UOVT起始(q sh)时023VCC13VCC23VCC13VCC0导通C放电23VCC1截止= 13VCC13VCC循环往复，直到关机。第四十一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整423、电压、电压(diny)波形波形总之(zngzh)：起始时，UC=0，UO=UOHUO 在 UOLUOH 之间振荡(zhndng)UC在 之间变化23VCC 13VCC 23VCC 13VCC tUCOtUOOT1T2充电

36、回路：VCC+R1R2 C VCC- -（充电慢）放电回路：C+ R2 V T C - -（放电快）T1 = 0.69(R1+R2)C；T2 = 0.69R2C；T= 0.69(R1+2 R2)C；q = T1/T以后T1=(R1+R2)C ln VCC -VCC -U-U+T2= R2C ln 0 -0 -U+U-4、电路计算、电路计算本例： = R1+R2R1+2 R2第四十二页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整435、工作、工作(gngzu)特性特性23VCC 13VCC tUCOtUOOT1T2 无稳态无稳态，具有两个暂稳态；，具有两个暂稳态； 自激振荡器自激

37、振荡器在接通电源在接通电源(dinyun)(dinyun)后，不需外加触发信后，不需外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲；号，便能自动产生矩形脉冲； 矩形波中除基波外，还含有丰富的高次谐波故称为矩形波中除基波外，还含有丰富的高次谐波故称为多多谐振荡器谐振荡器。第四十三页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整44用门电路构成用门电路构成(guchng)多谐振荡器多谐振荡器二、对称二、对称(duchn)式多谐振荡器式多谐振荡器1、组成、组成(z chn)（用（用TTL门电路）门电路）UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF22、工作原理、工作原理则，暂态则，暂态

38、： UO1=0、UO2=1 接下来：接下来：C1充电、充电、C2 放电放电假设，某一时刻，电路出现假设，某一时刻，电路出现 UO1=0、UO2=1的状态，的状态，第四十四页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整450011UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF2+C2放电放电(fng din)回路：回路：UI1UOL1UOH2RF1C2+ -C2+ RF1 UOL1 UOH2 C2- -C2放电放电(fng din)使使UI1。C2放电放电(fng din)：UI2UOH2UOL1R1VCCG2RF2C1- +C1充电：充电：暂态暂态 ： UO1=0、UO

39、2=1C1充电等效回路：充电等效回路：UOH2 RE1 C1 UOL1（RE1=RF2R1）C1充电使充电使UI2。第四十五页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整46由于由于(yuy)RE1 RF1（当电路对称时），（当电路对称时），所以，充电所以，充电(chng din)比放电快。比放电快。C1充电充电(chng din) UI2 = VTH 时时 G2导通导通 UO2=0UI1=0 UO1=1暂态暂态： UO1=1、 UO2=0C2充电充电 UI1 = VTH 时时 G1导通导通 UO1=0UI2=0 UO2=1电路回到暂态电路回到暂态。循环往复，直到关机。循环往复

40、，直到关机。总之：总之：UO1 =0UO2 =1UO2=0UO1=1UO1=1UO2=0UO1=0UO2=1 C1充电充电 UI2 C2充电充电 UI1 C2放电放电UI1 C1放电放电UI2第四十六页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整47tUI1tUO1tUO2tUI2VTHVTHVIKVIKT1T4、计算、计算(j sun)在在RF1=RF2=RF，C1=C2=C 时：时：T1 RFC ln UOH -UOH -如果(rgu)G1、G2为74LS系列反相器，UOH=3.4V，VIK= -1V，VTH=1.1V在在RFR1时时，T1=0.65 RFC振荡周期：振荡周

41、期：T = 2T1=1.3RFC振荡振荡(zhndng)频率：频率：f =1/T占空比：占空比： q = (T1/T)100%3、电压波形、电压波形C2放电、充电C1充电、放电VTHVIK第四十七页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整48三、环形三、环形(hun xn)振荡器振荡器1、组成、组成(z chn)利用利用(lyng)门电路的传输延迟时间门电路的传输延迟时间t tpd ， 将奇数个反相器首尾相接。将奇数个反相器首尾相接。UO1UO2UO31G11G21G32、工作波形、工作波形tUO1tUO2tUO3tpd3、计算、计算TW = ntpd ；T=2TW ；f

42、=1/T一般，tpd =TTL类几十 nsCMOS类几百ns（所以，环形振荡器的振荡频率f 特别高）为了获得较低的、可调的为了获得较低的、可调的f ，可在环形回路中增加，可在环形回路中增加RC延时环节。延时环节。TWn是门的数目。第四十八页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整49四、四、 用施密特触发器构成用施密特触发器构成(guchng)多谐振荡器多谐振荡器1、组成、组成(z chn)UIUO2、工作、工作(gngzu)原理原理接通VCC瞬间，C中无电荷，所以：1）UC=0 3、电压波形、电压波形2）UO=1 C充电 UI ，3）UO=0 C放电 UI ，tUItUI

43、00U+U-若是CMOS电路，T1T2T1RC+UI =U+ UO=0UI =U- UO=1T1= RC ln VDD -VDD -T=T1+T2 ；f =1/T；q =T1/TUI =0 UO=1U-U+T2= RC ln 0 -0 -U+U-则：第四十九页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整505、电路、电路(dinl)改进改进占空比可调电路(dinl)如图：1CUIUOR2R1+充电(chng din)经过R2 ，放电经过R1 ，T1= R2C ln VDD-U-VDD-U+T2= R1C ln U+U-q =T1/TT=T1+T2调节R1 或 R2 ，即可调节q

44、第五十页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的产生与完整51 当频率为谐振频率当频率为谐振频率f f0 0时，石时，石英晶体的等效阻抗最小，信号最英晶体的等效阻抗最小，信号最容易通过，而其它容易通过，而其它(qt)(qt)频率信号频率信号均被衰减掉。均被衰减掉。晶体的晶体的选频特性极好选频特性极好。 为了为了(wi le)(wi le)提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶体多谐振荡器。体多谐振荡器。五、石英五、石英(shyng)(shyng)晶体多谐振荡器晶体多谐振荡器555555构成的多谐振荡器的特点：构成的多谐振荡器的特点： 优点：工作可

45、靠，调节方便。优点：工作可靠，调节方便。 缺点：振荡频率不能太高，一般不超过几百千赫；缺点：振荡频率不能太高，一般不超过几百千赫； 受电源波动、温度变化等影响，受电源波动、温度变化等影响，频率稳定性较差频率稳定性较差。 f f0 0只与晶体的材料、几何只与晶体的材料、几何形状和尺寸大小有关，形状和尺寸大小有关， 而与而与电路中的电路中的R R、C C数值无关。数值无关。输出频率稳态性很高输出频率稳态性很高。X0f0f石英晶体的石英晶体的图形符号和电抗频率特性图形符号和电抗频率特性石英晶体的固有频率石英晶体的固有频率或谐振频率或谐振频率第五十一页，共五十八页。2022-3-8医学专题-脉冲波形的

46、产生与完整52石英晶体振荡器可分为石英晶体振荡器可分为(fn wi)(fn wi): :无源晶振无源晶振和和有源晶振有源晶振电阻电阻R R1 1、R R2 2的作用：保证两个反相器的作用：保证两个反相器在静态时都能工作在静态时都能工作(gngzu)(gngzu)在线性放大在线性放大区。对区。对TTLTTL反相器，常取反相器，常取R R0.7k0.7k2k2k，而对于，而对于CMOSCMOS门，则常取门，则常取R R10M10M；C C1 1是耦合电容；是耦合电容；C C2 2的作用：抑制高次谐波。的作用：抑制高次谐波。电路的振荡频率等于石英晶体电路的振荡频率等于石英晶体(jngt)(jngt)的谐振频率的谐振频率f f0 0。11RRC1f0G1G2C2无源晶振，称为无源晶振，称为crystal，有有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振无源晶振