脉冲波形的产生与变换

1、施密特触发器（施密特触发器（Schmitt Trigger）是是一种经常使用的脉冲波形变换电路。它具一种经常使用的脉冲波形变换电路。它具有两个重要的特性：有两个重要的特性： 施密特触发器是一种电平触发器，施密特触发器是一种电平触发器，它能将变化缓慢的信号（如正弦波、三角它能将变化缓慢的信号（如正弦波、三角波及各种周期性的不规则波形）变换为边波及各种周期性的不规则波形）变换为边沿陡峭的矩形波；沿陡峭的矩形波； 输入信号从低电平上升的过程中，输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的触发转换电平（阈电路状态转换时对应的触发转换电平（阈值电平），与输入信号从高电平下降的过值电平），与输入信号

2、从高电平下降的过程中对应的触发转换电平是不同的，即电程中对应的触发转换电平是不同的，即电路具有回差特性。路具有回差特性。典型的典型的TTL集成施密特触发器集成施密特触发器SN7413的逻辑电路如图的逻辑电路如图7-1-1(a)所示，图所示，图7-1-1（b）为逻辑符号图。为逻辑符号图。图图7-1-1 SN7413集成施密特触发器集成施密特触发器从电路的组成可以看出，整个电路的从电路的组成可以看出，整个电路的核心部分是由核心部分是由VT1、VT2、R2、R3和和R4组成组成的施密特电路，设电路的输入电压为三角的施密特电路，设电路的输入电压为三角波，如图波，如图7-1-2(a)所示。所示。图图7-

3、1-2 SN7413电路输入输出波形及回差特性电路输入输出波形及回差特性电路的滞后特性又称为回差特性。电路的滞后特性又称为回差特性。由上述分析可知，输入电压由上述分析可知，输入电压Ui在在上升和下降过程中，电路发生状态转换上升和下降过程中，电路发生状态转换的阈值电平的值是不同的，则称电路有的阈值电平的值是不同的，则称电路有滞后电压传输特性，如图滞后电压传输特性，如图7-1-2(b)所示，所示，其滞后电压为其滞后电压为UT=UT(+)UT(-)=Ie2R4 Ie1R4施密特触发器能将正弦波、三角波施密特触发器能将正弦波、三角波及各种周期性的不规则波形变换为边沿及各种周期性的不规则波形变换为边沿陡

4、峭的矩形脉冲输出。陡峭的矩形脉冲输出。若施密特触发器的输入信号是一若施密特触发器的输入信号是一种在脉冲的顶部和前后沿均受到严重种在脉冲的顶部和前后沿均受到严重干扰、发生畸变的周期性不规则信号，干扰、发生畸变的周期性不规则信号，如图如图7-1-4(a)所示，通过适当调节施密所示，通过适当调节施密特触发器的特触发器的UT(+)和和UT(-)，就可得到如，就可得到如图图7-1-4(b)所示的矩形脉冲波。所示的矩形脉冲波。图7-1-4 施密特触发器用于脉冲整形当施密特触发器的输入信号是一串幅当施密特触发器的输入信号是一串幅度不等的脉冲时，可通过调整电路的度不等的脉冲时，可通过调整电路的UT(+) 和和

5、UT(-)，使只有当输入信号的幅度超过，使只有当输入信号的幅度超过UT(+) 的脉冲时才能使施密特触发器的状态翻转，的脉冲时才能使施密特触发器的状态翻转，从而得到所需的矩形脉冲信号。从而得到所需的矩形脉冲信号。单稳态触发器的工作特性如下：单稳态触发器的工作特性如下： 电路有一个稳定状态和一个暂电路有一个稳定状态和一个暂稳状态。稳状态。 在外加触发信号的作用下，电在外加触发信号的作用下，电路才能从稳定状态翻转到暂稳态。路才能从稳定状态翻转到暂稳态。 暂稳态维持一段时间后，电路暂稳态维持一段时间后，电路将自动返回到稳定状态。暂稳态的持续将自动返回到稳定状态。暂稳态的持续时间与外加触发信号无关，仅取

6、决于电时间与外加触发信号无关，仅取决于电路本身的参数。路本身的参数。单稳态触发器是数字系统中最常用的单稳态触发器是数字系统中最常用的单元电路，常用于以下几方面。单元电路，常用于以下几方面。多谐振荡器是一种自激振荡器，没有多谐振荡器是一种自激振荡器，没有稳定状态，不需要外加触发信号，只要接稳定状态，不需要外加触发信号，只要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。通电源就能自动产生矩形脉冲信号。最简单的环形振荡器是利用门电路的最简单的环形振荡器是利用门电路的传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而构成的，从任何一个门的输出端都可得到构成的，从任何一个门的输出端都可得到高、

7、低电平交替出现的方波。高、低电平交替出现的方波。在环形振荡器中增加在环形振荡器中增加RC电路作延电路作延迟环节，构成迟环节，构成RC环形多谐振荡器，如环形多谐振荡器，如图图7-1-11（a）所示，图）所示，图7-1-11（b）为）为其工作波形。其工作波形。图7-1-11RC环形多谐振端器CC7555集成定时器主要由下列三部分集成定时器主要由下列三部分组成。组成。电路中有两个比较器电路中有两个比较器C1和和C2，两个比，两个比较器的结构完全相同，由差动放大器和恒较器的结构完全相同，由差动放大器和恒流源电路构成。流源电路构成。由或非门由或非门G3和和G4构成的构成的RS触发器，其触发器，其输出状态

8、取决于比较器输出状态取决于比较器C1和和C2输出是高电输出是高电平还是低电平。平还是低电平。放电开关管放电开关管VT是一个是一个NMOS管，当栅管，当栅极为高电平时，极为高电平时，VT导通，放电端（图中用导通，放电端（图中用D标注）的外接电容便放电；当栅极为低标注）的外接电容便放电；当栅极为低电平时，电平时，VT截止。截止。用用CC7555构成的单稳态触发器如图构成的单稳态触发器如图7-2-2（a）所示。）所示。图图7-2-2 CC7555构成的单稳态触发器构成的单稳态触发器由由CC7555集成定时器构成的多谐振荡集成定时器构成的多谐振荡器如图器如图7-2-3（a）所示。图中）所示。图中R1、R2和和C为为外接电阻和电容，是定时元件。电路的工外接电阻和电容，是定时元件。电路的工作波形如图作波形如图7-2-3（b）所示。）所示。图7-2-3 CC7555构成的多谐振荡器如果将如果将555集成定时器的阈值输入端集成定时器的阈