2022年医学专题-第9章-脉冲波形的产生和整形

第九章脉冲波形的产生(chǎnshēng)和整形

9.1集成(jíchénɡ)555定时器9.2555定时器的应用(yìngyòng)9.3A/D及/DA转换器第一页，共三十三页。矩形脉冲(màichōng)波形的参数

脉冲幅度Um脉冲(màichōng)宽度tw上升时间tr下降时间tf脉冲周期T占空比q第二页，共三十三页。几种常用(chánɡyònɡ)的脉冲电路

施密特触发器：单稳态触发器：多谐振荡器：第三页，共三十三页。9.1集成(jíchénɡ)555定时器

是一种多用途的单片中规模集成电路。只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。有TTL和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等。一般双极型555定时(dìnɡshí)器具有较大的驱动能力，而单极型定时(dìnɡshí)电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。

第四页，共三十三页。555集成定时器的电路(diànlù)结构与功能

CC&&&1RSTG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)电源复位12658437Ov,vI2vI1vvICVCCvO555(a)(b)DR阈值输入控制电压触发输入放电端NE555集成定时器(a)电路(b)外部引线排列图第五页，共三十三页。555定时器的功能表

高触发端(uI1)

低触发端(uI2)

复位(RD)

输出(uO)

放电管T

×

×

0

0

导通

<ccV32

<ccV31

1

1

截止

>ccV32

>ccV31

1

0

导通

<ccV32

>ccV31

1

不变

不变

清0低端触发(chùfā)高端触发(chùfā)无触发(chùfā)第六页，共三十三页。9.2.1用555定时器构成(gòuchéng)的施密特触发器

输入vI小于Vcc/3时，阈值输入VI1和触发(chùfā)输入VI2均小于，vo1输出高电平，放电管T截止。

当vI上升(shàngshēng)到大于Vcc/3，小于2Vcc/3时，vo1输出保持不变，输出仍为高电平。

当vI上升到2Vcc/3时，vo1输出跳变为低电平，并且在vI大于2Vcc/3期间，vo1输出低电平，放电管T饱和导通。

当vI从大于2Vcc/3下降到小于2Vcc/3但大于Vcc/3时，vo1输出保持不变，输出仍为低电平。

当vI下降到Vcc/3时，vo1输出跳变为高电平，而且在vI小于2Vcc/3期间，电路的这种状态不变。

返回到555功能表第七页，共三十三页。施密特触发器特点(tèdiǎn)：

有两个(liǎnɡɡè)稳定状态，但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号，而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号，它的触发方式叫电平触发。

具有回差电压特性，输入电压上升时和下降时的转折点不同。

第八页，共三十三页。施密特触发器的应用(yìngyòng)举例(1)输入信号正弦波振荡器11输入输出VVT+T-慢输入波形的TTL系统接口波形整形和变换第九页，共三十三页。施密特触发器的应用(yìngyòng)举例(2)用施密特触发器鉴别脉冲幅度第十页，共三十三页。施密特触发器的应用(yìngyòng)举例(3)用施密特触发器产生方波第十一页，共三十三页。9.2.2用555定时器构成(gòuchéng)的单稳态触发器

电路组成(zǔchénɡ)和工作波形

返回(fǎnhuí)到555功能表第十二页，共三十三页。第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短(chángduǎn)，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。单稳态触发器具有(jùyǒu)下列特点：第一，它有一个稳定(wěndìng)状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第十三页，共三十三页。单稳态触发器的应用(yìngyòng)(1)

延时与定时(dìnɡshí)

单稳态触发器用于延时、定时(dìnɡshí)v/O的下降沿比vI的下降沿滞后了时间tW，即延迟了时间tW。

单稳态触发器的输出电压v/O，用作与门的输入定时控制信号，显然与门打开的时间就是单稳态触发器输出脉冲v/O的宽度tW。第十四页，共三十三页。单稳态触发器的应用(yìngyòng)(2)整形(zhěngxíng)：把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。

单稳态触发器用于波形的整形第十五页，共三十三页。单稳态触发器的应用(yìngyòng)(3)触摸定时控制(kòngzhì)开关：只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发输入端（管脚2）加入一个负脉冲，555输出端（管脚3）输出高电平，灯泡（RL）发光，当暂稳态时间（tW）结束时，555输出端恢复低电平，灯泡熄灭。

触摸式定时控制开关电路第十六页，共三十三页。9.2.3用555定时器构成(gòuchéng)的多谐振荡器

用施密特触发器构成的多谐振荡器返回(fǎnhuí)到555功能表第十七页，共三十三页。多谐振荡器特点(tèdiǎn)：

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，两个暂态自动地交替地变化(biànhuà)，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。第十八页，共三十三页。多谐振荡器应用(yìngyòng)实例(1)简易(jiǎnyì)温控报警器

多谐振荡器用作简易温控报警电路第十九页，共三十三页。多谐振荡器应用(yìngyòng)实例(2)双音门铃(ménlínɡ)

多谐振荡器构成的双音门铃电路第二十页，共三十三页。9.3A/D转换(zhuǎnhuàn)和D/A转换(zhuǎnhuàn)电路一、模拟量输入/输出通道(tōngdào)1．模拟量输入/输出通道的结构框图图中虚线框l为模拟量输入通道，虚线框2为模拟量输出通道。21生产过程传感器1传感器n…多路开关采样保持器A/D转换器微型计算机I/O接口锁存器I/O接口D/A转换器放大驱动信号处理1信号处理n第二十一页，共三十三页。模拟量输入通道(tōngdào)的组成

传感器——把非电信号转换成电信号（电流或电压），电厂和变电站的强电信号必须经过电流或电压互感器变成弱电信号，这些互感器可认为(rènwéi)是广义的传感器。信号处理环节——将信号放大或处理(chǔlǐ)成与A/D转换器所要求的输入相适应的电压水平，并滤去干扰信号。多路转换开关——使多个模拟信号共用一个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换。采样保持电路——在A/D转换期间，保持采样输入信号的大小不变，以保证采样精度。A/D转换器——将模拟输入量转换成数字量，以便由计算机读取，进行分析处理。第二十二页，共三十三页。模拟量输出通道(tōngdào)的组成

把微型计算机输出的数字量转换成模拟量，这个任务主要(zhǔyào)是由（D／A）转换器来完成。输入(shūrù)是n位二进制数或代码，输出是与输入(shūrù)成正比的模拟量。例如，输入8位二进制数10101010，输出为5.3125V（输出的具体数值跟电路参数有关）。第二十三页，共三十三页。D/A转换器的集成电路很多，如DAC0832（8位）、DA7520（10位）、DAC1210（12位）和AK7546（16位高精度）等，其中的“位”表示可以输入(shūrù)的二进制代码的位数。

DAC0832是常用的集成DAC，它是用CMOS工艺制成的双列直插式单片八位DAC，可以(kěyǐ)直接与微处理器相连接。第二十四页，共三十三页。图9-14集成D/A转换器0832结构框图(kuàngtú)和管脚排列图第二十五页，共三十三页。DAC0832典型(diǎnxíng)连接图第二十六页，共三十三页。三、模/数转换器A/D转换器的集成电路(jíchéng-diànlù)很多，如ADC0808/0809（8位）、AD7570（10位）及ADC1210（12位）等。模数转换器简称(jiǎnchēng)A/D转换器或ADC，其功能是将模拟信号转换为数字信号。第二十七页，共三十三页。图9-16ADC0808/0809管脚排列(páiliè)图和典型连接图(a)ADC0808管脚排列图(b)典型连接图ADC0808（8位）管脚排列如图（a)所示,与微机接口时的典型(diǎnxíng)连接图（b）所示。第二十八页，共三十三页。集成(jíchénɡ)DAC0832（1）

DAC0832由八位输入寄存器、八位DAC寄存器和八位D/A转换器三大部分组成。它有两个分别控制的数据寄存器，可以实现两次缓冲，所以使用时有较大的灵活性，可根据需要(xūyào)接成不同的工作方式。DAC0832中采用的是倒T型R-2R电阻网络，无运算放大器，是电流输出，使用时需外接运算放大器。芯片中已经设置了Rfb,只要将9号管脚接到运算放大器输出端即可。但若运算放大器增益不够，还需外接反馈电阻。第二十九页，共三十三页。DAC0832的使用(shǐyòng)方式：双缓冲器型、单缓冲器型和直通型△∞＋D7D6RfbIOUT1IOUT2…选通1选通2WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(a)RFUD7D6RfbIOUT1IOUT2…选通1选通2WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(b)RFUD0D0D7D6RfbIOUT1IOUT2…WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(c)RFUD0＋－△∞＋＋－△∞＋＋－第三十页，共三十三页。

双缓冲器型如图(a)所示。首先接低电平，将输入数据先锁存在输入寄存器中。当需要D/A转换时，再将接低电平，将数据送入DAC寄存器中并进行转换，工作方式为两级缓冲方式。WR1DAC0832功能表功能

说明数据输入D7～D0到寄存器01×WR1=0时存入数据WR1=1时锁定数据从寄存器1转送寄存器20×WR2=0时存入数据WR2=1时锁定从输出端输出模拟量无控制信号，随时可取返回(fǎnhuí)到DAC0832第三十一页，共三十三页。单缓冲器型如图(b)所示。DAC寄存器处于常通状态，当需要D/A转换时，将接低电平，使输入数据经输入寄存器直接存入DAC寄存器中并进行转换。工作方式为单缓冲方式，即通过控制一个寄存器的锁存，达到使两个寄存器同时选通及锁存。直通型如图（c）所示。两个寄存器都处于常通状态，输入数据直接经两寄存器到DAC进行转换，故工作方式为直通型。单缓冲器型和直通型