第十章脉冲波形的产生和整形(FENG)

1、第十章 脉冲波形的产生和整形一、矩形脉冲的基本特性一、矩形脉冲的基本特性1. 矩形脉冲的二值性矩形脉冲的二值性矩形脉冲矩形脉冲二进制数字信号二进制数字信号高、低电平高、低电平1、02. 矩形脉冲的特性参数矩形脉冲的特性参数TT 脉冲周期脉冲周期UmUm 脉冲幅度脉冲幅度0.5UmtWtW 脉冲宽度脉冲宽度0.1Um0.9Umtrtr 上升时间上升时间tftf 下降时间下降时间10.1 概述3. 获得脉冲的方法：获得脉冲的方法：1） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。自激振荡电路直接产生矩形脉冲。由由多谐振荡器多谐振荡器来实现来实现 555 定时器定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单是构成多谐振

2、荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。稳态触发器的既经济又简单实用的器件。2） 将已有波形将已有波形（正弦波、锯齿波正弦波、锯齿波等等）整形为矩整形为矩形脉冲。形脉冲。 由由施密特触发器施密特触发器和和单稳态触发器单稳态触发器来实现来实现1. 单稳态电路单稳态电路2. 多谐振荡器多谐振荡器3. 施密特电路施密特电路10.5.1 55510.5.1 555定时器定时器10.5 55510.5 555定时器及其应用定时器及其应用0RDVI 1VI 2DVO01002/3 VCC 1/3 VCC1111RDVI 1VI 2DVO01101002/3 VCC 1/3 VCC1/3

3、VCC1111RDVI 1VI 2DVO112/3 VCC 1/3 VCC01012/3 VCC 2/3 VCC 1/3 VCC1/3 VCC11112/3 VCC 1/3 VCCRDVI 1VI 2DVO001101三、三、 555 定时器的外引脚定时器的外引脚地地 GND输出输出复位复位 RD电源电源 Vcc放电放电 DIS高电平触发高电平触发电压控制电压控制低电平触发低电平触发施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。于数字电路需要的矩形脉冲的电路。1 1、电路组成及工作原理、电路组成及工作原理+VCCuO1T

4、DQ&1uI工作原理工作原理CC32VCC31V uItUOH uOtUOLCCVOO外加外加 时时,可改变阈值和回差电压可改变阈值和回差电压+VDDuO2uI 上升时与上升时与 2VCC/3 比比uI 下降时与下降时与 VCC/3 比比2、滞回特性及主要参数滞回特性及主要参数( (一一) ) 滞回特性滞回特性OuIuOUOHUOLCC31VCC32VuI 增大增大时与时与上限阈上限阈值值比比特点特点:uI 减小减小时与时与下限阈下限阈值值比比上限阈值电压上限阈值电压( (二二) ) 主要静态参数主要静态参数回差回差电压电压COCCT32UVU或或 下限阈值电压下限阈值电压COCCT2131U

5、VU或或 回差电压回差电压 UT = UT+ UT电路组成电路组成 工作原理工作原理 3、施密特触发器的应用、施密特触发器的应用一、用于波形变换一、用于波形变换二、用于鉴幅二、用于鉴幅三、脉冲整形，消除干扰、杂波三、脉冲整形，消除干扰、杂波特点特点:1. 只有两种状态只有两种状态: 稳态稳态和和暂稳态；暂稳态；2. 外来触发外来触发 （窄窄） 脉冲使脉冲使: 稳态稳态暂稳态暂稳态稳态；稳态；3. 暂稳态暂稳态持续时间仅取决于电路参数持续时间仅取决于电路参数, 与触发脉冲无关与触发脉冲无关。一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理二、工作波形二、工作波形一、电路组成及工作原理一、电路组成及工

6、作原理+VCCuOQ&1TDQRCuIuCuI 与与 VCC/3 比较比较uC 与与 2VCC/3 比较比较TD 饱和饱和, Q = 0110101饱和饱和： TD 截止截止, Q = 1110截止截止引起引起暂稳态的原因暂稳态的原因:1. 通电的随机过程；通电的随机过程；2. uI 从从 1 0使使 u2 VCC/3， 引起引起 Q = 1，TD 截止截止。暂稳态暂稳态 稳态稳态自动自动导通导通饱和饱和1100二、工作波形二、工作波形uO三、主要参数三、主要参数1. 输出脉冲宽度输出脉冲宽度 twuC（0+） = 0, uC（ ） = VCC ,uC（tw） = 2VCC / 3)()()0

7、()(lnW1WtuuuutCCCC RCRC1 . 13ln 2. 恢复时间恢复时间 tre 很小很小 2 = RCESC3. 最高工作频率最高工作频率 fmax rewminmax11ttTf 62784153555RC+VCC0.01 FuI+uC uI变为负脉冲且低电平变为负脉冲且低电平 应小于应小于 ，则，则uO为高，为高， 且放电管截止，且放电管截止，UDD通过通过 定时电阻定时电阻 R 对定时电容充电。对定时电容充电。CCV31uIVCC0uC02VCC/ 3VCCuOtw一、延时与定时一、延时与定时1. 延时延时1uIu O&uOuFuIu OtW2. 定时选通定时选通uFuO

8、二、整形二、整形uIuO能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。 自激振荡自激振荡不需要外加输入信号，就可以自动地产生不需要外加输入信号，就可以自动地产生 出矩形脉冲。出矩形脉冲。 多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。+VCCuOQ&1TDR1R2CuCCC32VCC31V uCtUOH uOtUOL一、电路组成和工作原理一、电路组成和工作原理 6278 4153555R1C1+R2C2+VCC1011截止截止100 11 0导通导通截止截止(1) C 充电时间充电时间 tw1uC（0+） = VC

9、C / 3,uC（ ） = VCC)()()0()(ln1W1W1tuuuutCCCC 2lnln1CC32CCCC31CC1 VVVVCRRt）（21W17 . 0 充电时间常数充电时间常数 1= （R1+R2）C1. 振荡频率的估算振荡频率的估算uC（0+） = 2VCC / 3,uC（ ）= 0)()()0()(ln2W2W2tuuuutCCCC 2ln00ln2CC31CC322 VV(2) C 放电时间放电时间 tw2CRt2W27 . 0 放电时间常数放电时间常数 2 = R2C1. 振荡频率的估算振荡频率的估算(3) 振荡频率振荡频率 ftw1= 0.7 ( (R1+R2) Ct

10、w2 = 0.7R2CT = 0.7（R1+2R2）C振荡周期：振荡周期：振荡频率：振荡频率：CRRCRRTf）（）（2121243. 127 . 011 占空比：占空比：CRRCRRTtq）（）（2121W127 . 07 . 0 002121502 RRRR（二）（二） 占空比可调电路占空比可调电路62784153555R1C+R2C2+VCCD1D2uOtw1= 0.7R1Ctw2 = 0.7R2CCRRCRTtq）211W17 . 07 . 0(7 . 0 211RRR 6.3.2 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器特点：频率稳定，精度高。特点：频率稳定，精度高。1. 符号和选频特性

11、符号和选频特性符号符号当当 f = f0 时时,电抗电抗 X = 0fXf0电电感感性性电电容容性性2. 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器11C1R1R2C2uo工作原理：工作原理：1. 反相器静态工作在转折区反相器静态工作在转折区（放大放大）;2. 石英晶体石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈回路构成正反馈;3. C1 、 C2 为耦合电容为耦合电容, 可不要。可不要。电阻取值范围：电阻取值范围：TTL反相器：反相器：R1= R2 = 0.7 2 k CMOS反相器：反相器：R1= R2 =10 100 M 3. CMOS 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器放放大大器器电容三点式电容三点式为保证为保证 CMOS 反相反相器静态时工作在转折区，器静态时工作在转折区，偏置电阻偏置电阻RF 取值为取值为 :RF =10 100 M C1RFC2uo11100 M 20 pF5 50 pF f06.3.3 多谐振荡器应用举例多谐振荡器应用举例一、秒信号发生器一、秒信号发生器RC1C211C1C1C1C1FF