脉冲电路的产生和整形

脉冲波形发生器与整形电路本课教学要求：◆了解脉冲的概念.◆掌握555定时器的结构、工作原理、逻辑功能；由555定时器构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的方法、工作波形.2了解脉冲的概念脉冲：瞬间突变、作用时间极短的电压或电流信号，称为脉冲。广义上讲，凡是非正弦规律变化的电压或电流都可称为脉冲。1．实验电路3（3）t2时，开关S再闭合，

又被短接，输出电压（2）t1时，开关S断开，输出电压（1）开关S闭合时，

短接，输出电压2．现象和结论重复此过程，则输出电压的波形变化即为一串脉冲波。43.几种常见的脉冲波形常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。如何获得矩形脉冲信号？（1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号进行整形；（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；矩形脉冲的特性：6占空比D=tW/T为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。脉冲周期上升时间下降时间脉冲幅度脉冲宽度7脉冲周期T—周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。脉冲幅度Vm—脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度tw—从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到达0.5Vm为止的一段时间。上升时间tr—脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm

所需要的时间。下降时间tf—脉冲上升沿从0.9Vm下降到0.1Vm

所需要的时间。占空比q—脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q=tw/T。在脉冲整形或产生电路用于具体的数字系统时，有时还可能有一些特殊的要求，如脉冲周期和幅度的稳定性等，这时还需要增加一些相应的性能参数来说明。.1555定时器的电路结构与功能.2用555定时器接成的施密特触发器.3用555定时器接成的单稳态触发器.4用555定时器接成的多谐振荡器555定时器及其应用.1555定时器的电路结构与功能一.电路结构：控制电压端复位控制端置位控制端直接复位端输出端放电端组成：3个5kΩ电阻分压器（故称555定时器）、电压比较器（C1、C2）、基本RS触发器（G1、G2）、放电管（T）、反相缓冲器（G3）二、CB555的功能表外接固定电压VCO阈值端TH触发端TR’VODVCC输出端VO接地端置0端三.CB555的图形符号.2用555定时器组成施密特触发器一.定义、特点1.施密特触发器：输出和输入电压具有滞后电压传输特性的电路。

2.特点：1）属于电平触发；有两个稳定的状态，是双稳态触发电路。2）两个稳定状态之间相互转换与输入信号有关。分两种类型：反相输出：当输入电压正向增加到正向阀值电压UT＋时，输出由1态翻转到0态；当输入电压正向减小到负向阀值电压UT－时,输出由0态翻转到1态。UT＋与UT－的差值ΔUH＝UT＋–UT－称作回差电压。同相输出：只是输出状态转换时与上述相反。反相输出的传输特性0UT+UT-uoui1uiuo反相输出的逻辑符号二.应用施密特触发器属于脉冲整形电路。常用于：1.波形变换或整形：将正弦波、三角波等缓慢变化的波形或不规则波形变换或整形为矩形波。输入输出UT+UT－2.幅度鉴别：将幅度较大的脉冲鉴别出来输入输出UT+UT－三.电路组成、工作原理VIVCCVO1、方法①将VI1、VI2扭在一起②在5端口加增加参考电压的稳定性ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3电路2.电路组成、工作原理1.当ui正向增长：ui＜2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，∴uo=1001100011.当ui正向增长：ui＜2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3时，6、2管脚为1、1，∴uo=02.电路组成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3电路110112.电路组成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3电路1.当ui正向增长：ui＜2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3时，6、2管脚为1、1，∴uo=02.当ui正向减小：ui＞VCC/3时，6、2管脚先1、1，后0、1，∴uo=0110011012.电路组成、工作原理ui8467

5553251+VCC

uouiuott00工作波形UT+UT－2VCC/3VCC/3电路1.当ui正向增长：ui＜2VCC/3时，6、2管脚先0、0，后0、1，∴uo=1ui≥2VCC/3时，6、2管脚为1、1，∴uo=0ui≤VCC/3时，6、2管脚为0、0，∴uo=100001阀值电压UT＋=2VCC/3、UT－=VCC/3，回差电压ΔUH=VCC/3VC控制电压调节回差2.当ui正向减小：ui＞VCC/3时，6、2管脚先1、1，后0、1，∴uo=03.用555定时器组成单稳态触发器一.定义、特点1.单稳态触发器：只有一个稳态和一个暂稳态的触发器。

2.特点：1）没有外加触发信号时,电路始终处于稳态；在外加触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。2）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发信号无关，仅决定于电路本身的参数，它是单稳态触发器输出脉冲的宽度tW

。二.应用整形延迟与定时

单稳态触发器属于脉冲整形电路,常用于脉冲波形的整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）,延时（把输入信号延迟一定时间后输出）、定时（产生一定宽度的矩形波）。三.电路组成、工作原理1、方法①将VI接在VI2端，②VOD上接R到VCC，并接入VI1，③VOD对地接C。uc2.工作原理：1100

1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，⑥管脚为1,②管脚ui

=1，∴uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0(<2VCC/3)，但ui

=1(>VCC/3)，故uo=0不变，电路处于稳态。

2)暂稳态：ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0，uc

仍为0，∴uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。2.工作原理：uc001

1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，⑥管脚为1,②管脚ui

=1，∴uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0(<2VCC/3)，但ui

=1(>VCC/3)，故uo=0不变，电路处于稳态。

3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时，ui负脉冲已消失ui

=1，∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。uc2.工作原理：

1)稳态：接通VCC后瞬间，VCC通过R对C充电，当uc上升到2VCC/3时，⑥管脚为1,②管脚ui

=1，∴uo=0，放电管T导通，C又通过T放电，使uc=0，但ui

=1，故uo=0不变，电路处于稳态。

2)暂稳态：ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0，uc

仍为0，∴uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。1100C充电时间输出脉冲宽度tw≈1.1RC4.用555定时器组成多谐振荡器一.定义、特点1.多谐振荡器：在接通电源后,不需外加输入信号,能自动产生矩形波的自激振荡器。因矩形波中含有多种谐波成分，故称多谐振荡器。2.特点：振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化，是无稳态电路。属于脉冲产生电路。二.电路组成、工作原理1、方法

①先构成施密特触发器;

②加R2在VI和VO之间，VI和地之间接C;2.电路组成、工作原理

接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。CR1uc8473

65552510.01μFuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30

电路工作波形2.电路组成、工作原理输出高电平脉宽tWH=0.7（R1+R2)C

输出低电平脉宽tWL=0.7R2C

振荡频率f=1/0.7(R1+2R2)C充电时间C放电时间CR1uc8473

65552510.01μFuoVCCR2ucuotttwHtwL0VCC/32VCC/30

电路工作波形总结：分类图形符号稳态参数特点应用施密特触发器2个VT+、VT-①VT+,VT-②正反馈脉冲整形、波形变换、脉冲鉴幅单稳态触发器1个脉宽tW①VI②tW与VI无关脉冲整形、延时、定时多谐振荡器0个周期T占空比D无输入信号产生矩形脉冲111—不可重触发单稳态31集成定时器的其他应用1．路灯自动控制器（1）白天因光线亮，光电三极管3DU的C—E间电阻下降，高触发端⑥脚将>2VCC/3，定时器的输出端③脚为低电平，所以灯L不亮。（2）天黑时，光电管C—E间电阻增大，使低触发端②脚电压小于，于是③脚为高电平，灯发光。322．60s定时电路当按下定时按钮SB时，低触发端②脚就输入了一个小于的负脉冲，输出端③脚输出高电平，发光二极管LED亮。而定时器中的放电管V则截止，电源对电容C充电。当电容上电压升高到时，定时器翻转，③脚输出低电平，LED灭，表示定时结束。33Oncethereweretwomice.Theywerefriends.Onemouselivedinthecountry;theothermouselivedinthecity.AftermanyyearstheCountrymousesawtheCitymouse;hesaid,"Docomeandseemeatmyhouseinthecountry."SotheCitymousewent.TheCitymousesaid,"Thisfoodisnotgood,andyourhouseisnotgood.Whydoyouliveinaholeinthefield?Youshouldcomeandliveinthecity.Youwouldliveinanicehousemadeofstone.Youwouldhavenicefoodtoeat.Youmustcomeandseemeatmyhouseinthecity."TheCountrymousewenttothehouseoftheCitymouse.Itwasaverygoodhouse.Nicefoodwassetreadyforthemtoeat.Butjustastheybegantoeattheyheardagreatnoise.TheCitymousecried,"Run!Run!Thecatiscoming