项目11-脉冲信号的产生与变换.ppt

1、电子技术基础与技能（陈振源主编） 电子演示文稿,项目11 脉冲信号的产生与变换,在数字电路中，提供时钟脉冲信号CP及各种不同频率的脉冲信号一般有两种方法，一是由矩形波振荡器直接提供，二是利用整形电路将已有的信号变换成所需的脉冲波形。本章介绍由门电路组成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器及相应的集成电路产品。,项目11 脉冲信号的产生变换,11.1 多谐振荡器,11.3 施密特触发器,11.2 单稳态触发器,11.4 555时基电路,项目小结,多谐振荡器是一种矩形脉冲波产生电路，这种电路不需外加触发信号，便能产生一定频率和一定宽度的矩形脉冲，常用作脉冲信号源。 11.1.1 RC耦合多谐振

2、荡器 1电路组成 由两个非门G1、G2接成阻容耦合正反馈电路。 多谐振荡器电路符号 多谐振荡器原理电路 R1、R2、C1、C2组成定时电路，决定多谐振荡器的振荡频率和脉冲宽度。,11.1 多谐振荡器,2基本工资原理 RC耦合多谐振荡电路的电容充放电 RC耦合多谐振荡器工作波形,第一暂态,第二暂稳态,C1充电，vI2增大,C1放电，vI2减小,C2充电，vI1增大,C2放电，vI1减小,vO1=1，vO2= 0,vO1= 0，vO2=1,3振荡频率的调整 通过调换电容C的容量来粗调f0，改变电阻R的阻值来细调f0。 TTL集成电路74LS00组成的RC耦合多谐振荡器如下图所示，74LS00含有4

3、个与非门，取用其中的两个可接成振荡电路，使用时将与非门的两个输入端接在一起作为非门使用，电路采用+5V直流电源供电。,11.1.2 石英晶体多谐振荡器 为了获得高精度和高稳定性的脉冲信号源，可选用石英晶体谐振体构成多谐振荡电路。 石英晶体多谐振荡器 目前，集成电路外接石英晶体来构成振荡电路的应用已相当之广泛，如手机的微处理器芯片、计算机微处理器芯片、各种电子设备的频率合成器芯片等等。 集成电路构成的石英晶体振荡器主要有两类。一类输出为矩形波信号，通常由集成电路内部的门电路和外接石英晶体组成的正反馈电路来构成；另一类输出为正弦波信号，则由集成电路内部的放大电路和外接石英晶体构成三点式振荡电路。,

4、单稳态触发器是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。 11.2.1 门电路构成的单稳态触发器 1电路构成 单稳态触发器电路原理图 单稳态触发器工作波形图 2工作原理,11.2 单稳态触发器,稳 态 vO1= 1，vO2=0,正触发信号作用下翻转,暂 稳 态 vO1= 0，vO2=1,恢 复 期 vO1= 0，vO2=1,C 充电， vI 2，自动翻转,C 放电， vI 2，恢复至稳态,3暂态时间的调整 调换电容C 的容量来粗调tw，改变电阻R 的阻值来细调tw 。,tw=0.7RC,不可重复触发单稳态电路在其暂稳态期间，不接收新的触发脉冲信号。不可重复触发单稳态集成电路产品型号有74LS12

5、1、74LS221等。 可重复触发单稳态电路在暂稳态期时，若再次输入触发脉冲信号，可以延长暂稳态持续时问，即在此前的暂态时间的基础上再展宽tw。常见的可重复触发单稳态器集成电路有74LS122、74LS123等。 不可重复触发电路符号 可重复触发电路符号,施密特触发器是一种靠输入触发信号维持的双稳态电路，其特点是：电路具有两个稳态。 11.3.1 门电路构成的施密特触发器 1电路组成 （a）电路组成 （b）图形符号 施密特触发器 施密特触发器工作波形,11.3 施密特触发器,2工作原理 3回差电平的估算 回差电平： 上限触发电平： 下限触发电平：,VT=VTH-VTL,第一稳态,第二稳态,vI

6、上升至VTH,vO1= 1，vO2=0,vI下降 至VTL,vO1= 0，vO2=1,施密特触发器应用广泛，常用于对脉冲信号进行波形变换、整形处理、幅度鉴别等。 波形变换 施密特触发器可将缓慢变化的信号变换为矩形波。 波形整形 当脉冲信号在传输过程中受到干扰使波形变坏时，可应用施密特触发器来整形。 幅度鉴别 施密特触发器常用于对脉冲信号的幅度鉴别。 施密特触发器的波形变换 施密特触发器波形整形 施密特触发器鉴幅波形,11.3.2 集成施密特触发器 CC4584为CMOS六施密特反相器 。 74LS132为TTL四施密特与非门 。,555时基电路是一种具有广泛用途的单片集成电路，只要外部接上适当

7、的阻容元件，就可以方便地组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等应用电路 。 11.4.1 555时基电路 1电路组成 555时基电路主要由电压比较器、 电阻分压器、基本RS触发器、输出 缓冲器和开关管所组成。 555时基电路实物外形 555时基内部电路结构,11.4 555时基电路,2 .电路逻辑功能, 555时基电路有TTL型和CMOS型两大类。TTL单时基电路的型号最后3位数为555（如NE555、），双时基电路的为556（如NE556、LM556）；CMOS单时基电路的型号最后4位数为7555（如CC7555），双时基电路的为7556（如CC7556）。 CMOS时基电路除了驱动能

8、力和工作频率的性能略差些外，其余性能均优于TTL时基电路，因此在大多数的应用场合能直接代换TTL时基电路。 555时基电路的工作电压范围较宽，CMOS类型的555电路在+3+18V范围内均能正常工作，TTL类型在+5+16V范围内均能正常工作。555电路的输出低电平约为0V，输出高电平约等于正电源电压+VCC。,11.4.2 555时基电路组成多谐振荡器 1电路组成 下图是555时基电路组成的多谐振荡器，外接的Rl、R2和C为多谐振荡器的定时元件。 （a）原理图 （b）振荡波形图 555时基电路组成的多谐振荡器,2工作原理 设电路中电容两端的初始电压为vC=0， =vCVCC时，电路状态翻转，

9、输出低电平，vo=0。此时放电端导通，电容C通过内部的开关管放电，vC逐渐下降。 当vC下降到vCVCC时，电路状态翻转，输出高电平，vo=1。电容C又开始充电，重复上述过程形成振荡，输出电压vo为连续的矩形波形。 3输出脉冲周期 电容C 充电形成的暂态时间 电容C 放电形成的暂态时间 输出脉冲周期,tw1 =0.7(Rl+R2)C,tw2 =0.7R2C,T= tw1+ tw2= 0.7(Rl+2R2)C,用555时基集成电路组成的模拟公安车警鸣器电路如图下所示。,调高低音的转换速度,调音调的频率,1. 电路安装 按图11-14所示的原理图连接电路。 警鸣器电路,2.电路调试 检查电路装接无

10、误，接通+5V电源，调节Rp1和Rp1，直至扬声器发出的声音接近警鸣声。 3.波形测量 用示波器观察IC1的2脚、IC2的3脚的电压波形。 - 讨论题 1实验电路的IC1为超低频多谐振荡器，为IC2的OC端提供的为什么不是矩形脉冲，而是锯齿波脉冲 2实验电路的可变电阻R2调为8 k，估算多谐振荡器的脉冲周期T和脉冲的宽度tw。,项 目 小 结,1多谐振荡器是一种能自动输出矩形脉冲的振荡电路，它是由非门和RC定时元件(或石英晶体)所组成。 2单稳态触发器是常用的波形变换电路，、在外加触发信号作用下可从稳态翻转为暂稳态，经过一段延时后自动回到稳态。暂稳态持续时间决定于RC定时元件。单稳态触发器应用广泛，常用于对脉冲信号进行整形处理、延时控制，还用于电路的定时控制等 3施密特触发器也是一种常用的波形变换电路，它的状态转换