第六章 脉冲波形的产生和整形

电子技术数字电路部分第六章脉冲波形的产生和整形1第六章脉冲波形的产生和整形§6.1概述

§6.3连续矩形脉冲波的产生§6.2单脉冲的产生§6.4单稳态触发器§6.5555定时器的原理和应用2§6.1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。3§6.2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。4&&S＋5VQQ正常时，不按按钮，Q＝0；按下按钮时，锁定器翻转，Q＝1；开按钮后，回到Q＝0。可见：按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。由于锁定器的存在，即使按钮抖动，输出端也不会产生毛刺。QQ削抖电路5§6.3连续矩形脉冲波的产生矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。6.3.1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:&&&uo3uo2uo16&&&321uo3uo2uo1设uo3

的初始状态为0:010101用波形图来表示,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。7123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1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:下面将结合它的工作波形说明其工作原理:80tuo0tuo20tuo10tuAUT假设：开始时uo=0电容上的电流，uA下降uA>UT时，uo不反转。123RRS100CAuo1uouo201090tuo0tuo20tuo10tuAUT当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。123RRS100CAuo1uouo2100tuo0tuo20tuo10tuAUT由于电容电压不能突变,当uo1

发生下跳时,uA有一突变。U123RRS100CAuo1uouo2110tuo0tuo20tuo10tuAUTUt1

后，uo2>uo1，电容反向充电,uA上升。只要uA<UT，uo就不反转。t1123RRS100CAuo1uouo2120tuo0tuo20tuo10tuAUTU当uA=UT时(t2)，uo、uo1、uo2再次反转。t2123RRS100CAuo1uouo2130tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于uo1上跳，电容电压不能突变，所以uA上跳，然后uA开始下降

电流方向123RRS100CAuo1uouo214T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU输出信号的周期近似为:T=2.2RC123RRS100CAuo1uouo2156.3.2RC耦合式振荡器12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo10t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUT波形请自行分析16这个电路有两个缺点:一是不容易起振;二是电路振荡频率的稳定性较差,容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。(a)12R1R2C1C2uo2uo1(b)为便于起振,将两个电阻改接成如图(b)示,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放大区,起振便比较容易.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo11712R1R2C1C2uo石英晶体(c)石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号.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.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uo2uo1(a)(b)18§6.4单稳态触发器单稳态触发器简称单稳。它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,但是,经过一定时间以后,它又会自动返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态暂稳态由外界触发自动返回学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?196.4.1积分型单稳态触发器的工作原理uo1uo2RC12uiA0tuiuo1uAuo20t0t0tt1当ui

发生正跳变后,uo1跟着负跳变;但uA不能突变，uo2立即下跳。在ui正脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。200tuiuo1uAuo20t0t0tt1uo1下跳后，C放电，uA下降。UTuA=UT时，uo2上跳。之后uA继续下降。uo1uo2RC12uiAUi正脉冲过后，uo2随后恢复高电平。210tuiuo1uAuo20t0t0tt1UTuo1uo2RC12uiAW在ui合理的配合下，单稳态触发器输出脉冲（uo2）的宽度W，取决于电容的放电速度。即R、C参数的大小。22uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t3

回答:有!…...讨论:对

uA

的放电快慢有无约束?t2若的C放电速度太慢，在t1

~t3

期间,uA>UT

,则uo2

低电平宽度不再受RC的控制。必须改进电路!0111uo1uo2RC12uiA23(a)uo1uo2RC12uiA&ui,34uo4(b)具体原理请参见有关教材。uo1uo2RC12uiA246.4.2集成单稳组件介绍它的管脚图和功能表见下页:集成化单稳组件的类型很多,以下以74LS123为例,作为介绍对象。74LS123包括两个独立的单稳,各管脚以字头1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻(RT

)和定时电容(CT

)决定。单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入相与的结果，具体参见它的功能表。2591615141312111024365781CLRCLRQQQQ2B2A1B1A2Q1Q1Q2Q1CLR2CLR1CT2CTVCCGND2RT/CT1RT/CT74LS123管脚图26CLRABQQ说明000000011111111稳态触发74LS123功能表2774LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:1.基本脉冲宽度由外接电阻(RT

)、电容(CT

)决定，当CT

>1000PF时，脉宽tW

应为：tW

=0.45RT

CT

2.在清零端(CLR

)加清0负脉冲,可提前终止输出脉冲,如下图所示:tWCLRQ单位：RT:k、CT:Pf、tW:nS283.通过在A端或B端加再触发脉冲,可使输出脉冲的宽度加宽:tWtWBQ由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度,所以,它被称为可再触发式单稳。296.4.3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”利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过R、C调节。请看下例:30QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRABCDEFGH74LS194(1)74LS194(2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入DW1DW2时钟S1S031CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形图表示如下:32CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3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33§6.5555定时器的原理和应用

555定时器是将模拟电路和数字电路集成于一