脉冲信号产生和整形

1、脉冲信号产生和整形5.1 概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。脉冲信号产生和整形5.2 单脉冲的产生+VCCFS 按钮按放一次，便产生一个单脉冲。 但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。脉冲信号产生和整形不按按钮时，Q0； 按下按钮时，锁定器翻转，Q1；松开按钮后，回到Q0。可见：按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。QQ工作原理：&S5VQQ改进的单

2、脉冲发生电路脉冲信号产生和整形5.3 多谐振荡器多谐振荡器,它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论由集成电路构成多谐振荡器。5.3.1 环形振荡器利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:&321uo3uo2uo1脉冲信号产生和整形设 uo3 的初始状态为 0:010101用波形图来表示uo3 ，则为：0tuo3优点: 电路结构简单，所用元件少。缺点: 频率太高，并且不可调整。&321uo3uo2uo1工作原理：01100脉冲信号产生和整形改进方法：在原电路的基础上添加 RC 延时电路，便可以克服上图的不足。&321uo3uo2uo1

3、A123RRS100Cuo1uouo2脉冲信号产生和整形工作原理A123RRS100Cuo1uouo2t0tuo0tuo20tuo10UTU110110001uA脉冲信号产生和整形A123RRS100Cuo1uouo2T输出信号的周期近似为:T = 2.2 RCt0tuo0tuo20tuo10uAUT脉冲信号产生和整形5.3.2 RC 耦合式振荡器0t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUTR212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1 微分电路脉冲信号产生和整形该电路有两个缺点:1. 不容易起振;2. 电路振荡频率的稳定 性较差,容易受温度、元件

4、性能、电源波动等因素的影响。为便于起振，将两个电 阻改接成如图( b)示。( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)只要适当选择它们的大小，使两个与非门的静态工作点均处于转移特性的中点，起振便比较容易。脉冲信号产生和整形( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)为获得稳定的振荡频率, 可在振荡电路中串接石英晶体，组成石英晶体振荡器，如图( c )所示。12R1R2C2C1uo石英晶体( c)脉冲信号产生和整形石英晶体的化学成分是SiO2 ,晶格结构为各向异性，是一种具有压电效应的晶体。由石英

5、晶体的阻抗与频率特性曲线可见石英晶体的 选频特性很好。fXX0感性XUT ,在图中所示的情况下， uo2 的上升边将由ui的下降边控制，故必须改进电路!脉冲信号产生和整形( a )Auo1uo2RC12ui( b )uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 脉冲信号产生和整形uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 0100111010110101脉冲信号产生和整形5.4.2 单稳态触发器的应用单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如“ 延时控制 ”: QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194 ( 1 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V

6、移位输入DW1DW2时钟QAQCQBQDCPCLRRS0S174LS194 ( 1 )R1、C1 、 R2、C2用于调节延长的时间。脉冲信号产生和整形CPABCDEFGHQ1Q2t1t0t2t3用波形图表示如下:移位寄存器清零H灯上升沿触发Q1Q1的下降沿触发Q2移位寄存器串行输入为1循环重新开始脉冲信号产生和整形5.5 555定时器及其应用555定时器的特点：是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便，带负载能力较强，目前得到了非常广泛的应用。5.5.1 555定时器的工作原理首先介绍555定时器的内部电路结构。脉冲信号产生和整形555定时器的内部电路包括以下几部分 ：（1）

7、一个由三个相等电阻组成的分压器;（2）两个电压比较器: A1、A2 ;（3）一个 RS 触发器;（4）一个反相器和一个晶体管T。RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定时器的内部电路图脉冲信号产生和整形RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定时器的内部电路图12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD电源放电阈值电控压制地触发输出复位电源电压范围:4.5V 18V 三个电阻构成的分压器给 两个比较器提供基准电压: A1 的为 2VCC / 3 , A2 的为 VCC / 3 。脉冲信号产生和整形RSQQ

8、+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR阈值端触发端RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS 触发器功能表101000阈值端触发端THTRRS比较的结果2VCC / 3VCC / 3VCC / 32VCC / 3TQuo保持0110保持保持导通截止RD脉冲信号产生和整形阈值端触发端THTRVCC / 32VCC / 32VCC / 3VCC / 3保持保持RD晶体管Tuo0111001导通导通截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555的功能表VCC / 32VCC / 3脉冲信号产生和整形例1：多谐振荡器 481623

9、5CVCCuo5557THTRVCC / 32VCC / 35.5.2 555定时器的应用脉冲信号产生和整形例2： 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。S1 : 起动按钮S2 : 停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555脉冲信号产生和整形按下启动按钮 S1（未按 S2） 即使放开 S1 , UTR 、UTH仍满足上述条件，电机继续转动 。这时如果松开 S2 , 电机仍不转动 。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555启动过程：停车过程：故 uo=1 , 电机转动 。按下停车按钮 S2（未按 S1） 故 uo=0 , 电机停转。脉冲信号产生和整

10、形例2： 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路改进。S1 : 起动按钮S2 : 停车按钮4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微电机555脉冲信号产生和整形例3： 单稳态触发器: 洗相曝光定时器。若S打开 。 输出总为048162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0t0tuCTuo若合闸时输出为 0，将保持0若合闸时输出为 1，输出会自动回到零脉冲信号产生和整形0t0tuCTuoui0t48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS由以上分析可以看出： 按钮每按动一次，uo 便输出一个正脉冲,其宽度 TW 由 RT CT 决定 。按下S自动返回脉冲信号产生和整形JJ红

11、白D1D248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS洗相曝光定时器按一下按钮 S未按uo0J的线圈不通电J 的接点不动作红灯白灯亮灭1通电闭合亮灭白灯亮的时间即为曝光时间 TW 。TW = 1.1 RT CT按着S忘了松手,会怎麽样?脉冲信号产生和整形例4： 多谐振荡器: 简易电子琴电路0tuouC0t前面例1已说明了如何用555 定时器构成多谐振荡器:48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC脉冲信号产生和整形 设电容C 原先未充电, 故 UTH =UTR 2VCC /3 , 立即 uo = 0 , 同时555内的管 T 导通，电容 C 经 R2 7#管脚 T 1#管脚放电一直至VCC /3，使得uo 回到 1 ，进入循环 . .t0uouC0t脉冲信号产生和整形48162357R1R