脉冲信号的产生和整形

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脉冲信号的产生与整形

第5章脉冲信号的产生与整形概述

555定时器及其应用本章小结EXIT

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5.1主要要求：

概述

了解脉冲信号产生与整形的方法。

了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。了解施密特触发器和单稳态触发器的规律功能、工作特点和典型应用。EXIT

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一、脉冲信号产生与整形的方法获取脉冲信号的方法用多谐振荡器直接产生。用整形电路对已有波形进行整形、变换。主要用以将缓慢变化或快速变化的常用的有施密特触发器和单稳态触发器。非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。用门电路构成。

施密特触发器单稳态触发器

脉冲信号产生与整形电路的实现

用专用的集成电路。用555定时器构成。

是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用便利、灵活，应用广泛。

EXIT

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二、施密特触发器uOUOHUOLO

SchmittTrigger

(一)施密特触发器的特性和符号当u当I从大减小uI从小增大时，时，经过UT-处才能使输处才能uI经过UT+使输出发生跃变。出发生跃变。UT-UT+uIuO

负向阈值电压回差电压施密特触发器工作特点

正向阈值电压

具有施密特特性的与非门符号

UT=UT+-UT(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。(2)有两个阈值电压。(3)有两个稳态。EXIT

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(二)施密特触发器应用举例波形变换uI将三角波、正弦波和其它不规则信号变换成矩形脉冲。uIUT+后，uO=UOL,只有当uI下降到经过UT时，uO才会发生跃变。tuIUT-后，uO=UOH只有当uI上升到经过UT+时，uO才会发生跃变。t

UT+UTOuOUOHUOLO

EXIT

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脉冲整形uI

将受到干扰的或不符合边沿要求的信号整形成较好的矩形脉冲。

UT+UTO

t

uO

O

t

EXIT

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脉冲幅度鉴别uIUT+UTOuOt鉴别并取出幅度大于UT+的脉冲。

UOHUOLO

tEXIT

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三、多谐振荡器

AstableMultivibrator

(一)多谐振荡器的工作特点和符号即距形脉冲产生电路，由于距形脉冲中(1)不需输入信号。含有丰富的谐波分量，故常称多谐振荡器。工作特点(2)无稳定状态，只有两个暂稳态。通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。GuO

EXIT

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(二)对称多谐振荡器合理取值，使G1、G2门工作在电压传输特性的转折区，使两个反相器都

工作于放大状态。RF1G1RF2C1uO1uI2G2uO2uO

uO2UOHUOLOuI2UTHOuO1UOHUOLOuI1UTHO

工作波形

t输出波形

t

uI1

C2形成正反馈回路通过RC电路的充放电作用自动控制uI1、uI2波形的变化，从而控制G1、G2门交替开通和关闭，使电路输出周期性的矩形脉冲。

t

tEXIT

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(二)对称多谐振荡器RF1G1RF2C1uO1uI2G2uO2

uO2UOHUOLOuI2UTHOuO1UOH

工作波形

t

uI1

uO

C2

t

振荡周期的估算UOL取RF1=RF2=RF,C1=C2=C,OUTH=1.4V,UOH=3.6V,uI1UOL=0.3V则可输出占空比50%的矩形波。UTHT=2tW1.4RFCO脉冲宽度

t

tEXIT

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(三)施密特触发器组成的多谐振荡器R

工作原理设电容初始电压uC(0)=0。则接充电充电EN通电源后uO输出高电平UOH,输出端u≤UuC≥CUT+TuUOUOH0OL+UOH通过R向电容C充电，使uC升高。uCC当uC上升到UT+时，施密特触UuC发器状态翻转，uO跃变为低电平UOL。C这时C经R和施密特触发器的输出电EN=0时，uO=1,多谐振荡器不工作；UT+阻RO放电，使uC下降。EN1时，不影响振荡器电路工作，下面分U=T当uC下降到UT-时，触发器又析时省略它。t翻转，u重新跃变为高电平U,OOOHuO电路又充电。电容如此周而复始地充电和放电，电UOHC放电，使uC下降，在路便产生了振荡，输出周期性矩形波。C充电，使uC上升，到达UT-之前uO=UOL。UOL振荡频率与充放电元件值在到达UT+=T+U。R、C及之前VDDu、、UOUOHT-有关。tOEXIT

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(四)石英晶体多谐振荡器RFG1

振荡频率稳定寻常取5~10M,使G1门工作在电压传输特性的转折区，使G1门放大工作。

G2uO

采用CMOS门改善输出波形的前沿和后沿，使输出较理想矩形波。

C1

C2

并联石英晶体多谐振荡器振荡频率晶体频率

振荡产生电路选频和形成正反馈。

调理C1可微调振荡频率；调理C1、C2比值可调理反馈系数。

EXIT

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四、单稳态触发器(一)工作特点与电路符号工作特点

monostableflip-flop

有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下，电路将从稳态翻转到暂稳态，经一段时间后，电路又自动返回到原来的稳态。

暂稳态时间长短取决于电路本身的参数，与外加触发脉冲无关。EXIT

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单

稳态

触发器

不可重复触发型可重复触发型

暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时间无影响，输出脉冲宽度tW仍从第一次触发开始计算。

uI

1

uO

限定符号“1〞表示不可重复触发型单稳态

触发器。

暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽tW。uIuO限定符号“〞表示可重复触发型单稳态触发器。EXIT

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uI输入波形暂稳态期间不能再次触发。

单稳工作波形举例

下面通过工作波形的分析来说明可Ot重复触发型和不可重复触发型触发器的uO触发脉冲到来单不区别。稳可时，输出翻转为暂重输复tWtW稳态，经暂稳态持出触续时间tW后重新自波发动回到稳态。形型Ot外触发脉冲未来暂稳态期间能再时，输出为稳态。u单可O次触发。其输出脉宽稳重将在原暂稳态时间基输复tWtW础上再展宽tW。出触波发形型OtEXIT

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(二)集成单稳态触发器TTL不可重复触发型单稳态触发器CT74121的规律符号外接元件和连线少，触发方式灵活，既可用输有入脉冲的正跃变触发，又可用负跃变触发，使用十3个不可重复触发型TR-A分便利，而且工作稳定性好。因此应用很广泛。触发信号输单稳的限定符号TR-B入端，TR-AQ和TR-B用负TR+脉冲触发，Q有2个互补输出端TR+用正脉冲触发。RICXRX/CX“〞号表示非逻辑连接，即没有任何逻辑信息的连接，例如外接R、C和VCC等。外接定时元件端RintCextRext/Cext

1.

EXIT

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如何使用Rint、Cext和Rext/Cext端？一般接法TR-ATR-BTR+RICXRX/CX悬空不接

当输出脉宽很小时，可用内部电阻Rint=2k取代Rext,接法如下：QQVCCRextTR-ATR-BTR+RICXRX/CX+VCCQQ

Cext

tW0.7RextCext寻常取：Rext=2~40k,Cext=10pF~10F。

Cext

tW0.7RintCextEXIT

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2.CT74121规律功能的分析与应用CT74121的功能表+VCCTR-AQTR-B那么CT74121的触TR+Q发信号应如何加呢？RICXRX/CX+VCC

输入TR-ATR-BTR+01010111111100

输出QQ01010101

欲负脉冲触发，则将触发脉冲从TR-A或TR-B负脉冲触发应用举例参与，而TR+接1。

可见，CT74121可正脉uOuI冲触发，也可负脉冲触发。通过对CT74121功能欲正脉冲触发，则将触RICXRX/CX表的分析就可知道触发脉冲从TR+参与，而TR-A+VCC发端的用法。和TR正脉冲触发应用举例-B至少有一接0。EXIT

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(三)单稳态触发器应用举例1.经过长距离传输后，脉冲信号的边