《脉冲波形的整形》PPT课件.ppt

1、（6-1）,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,6.5 555定时器的原理和应用,（6-2）,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时间的脉冲信号。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。,（6-3）,6.2 单脉冲的产生,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。,（6-4）,正常时，

2、不按按钮，Q0；,按下按钮时，锁定器翻转，Q1；,松开按钮后，回到Q0。,（6-5）,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。,15.3.1 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:,（6-6）,设 uo3 的初始状态为0:,0,1,0,1,0,1,用波形图来表示,则为:,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。,（6-7）,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:,（

3、6-8）,假设：开始时uo=0,电容上的电流， uA下降,uAUT时，uo不反转。,（6-9）,当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。,（6-10）,由于电容电压不能 突变,当uo1 发生下跳时,uA有一突变。,（6-11）,uo1uo2，电容充电,uA上升。,只要uAUT，uo就不反转。,（6-12）,当uA=UT 时，uo、uo1、uo2反转,（6-13）,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,（6-14）,输出信号的周期近似为:,T = 2.2 RC,（6-15）,6.3.2 RC耦合式振荡器,（6-16）,这个电路有两个缺点:,一是不容易起振;

4、,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 ),( 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.,（6-17）,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.,（6-18）,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

5、 稳定状态。,（6-19）,6.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理,t1,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脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。,（6-20）,uo1下跳后，C放电，uA下降。,UT,uA=UT时，uo2上跳。,之后uA继续下降。,（6-21）,回答: 有! .,t2,若C的放电太慢，在 t1 t3 期间, 变 量 uAUT , 失 去对 uo2 低电平宽度的控制作用，必须改进电路!,（6-22）,( a ),( b ),具体的道理请参见有关教材。,（6-23）,6.4.2 集成单稳组件介绍,它的管脚图和功能表分

6、别列写在后:,集成化的单稳组件的类型很多,以下以74LS123 为例,作为介绍对象。,（6-24）,74LS123管脚图,（6-25）,74LS123功能表,（6-26）,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。,（6-27）,74LS123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 = 0.45 RT C

7、T,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:,CLR,Q,单位 RT：k,CT:pF,tW:nS,（6-28）,3. 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:,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。,（6-29）,6.4.3 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:,（6-30）,（6-31）,t0,t1,t2,t3,用波形图表示如下:,（6-32）,用波形图

8、表示如下:,移位寄存器清零,移位寄存器串行输入为1,循环重新开始,（6-33）,6.5 555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 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强, 目前得到了非常广泛的应用。,15.5.1 555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发器; 一个反相器和一个晶体管T。具体的 结构见后图。,（6-34）,（6-35）,（6-36）,三个电阻构成的分压器给 两个比较器提供基准电压: A1 的为 2VCC / 3 , A2 的为 VCC / 3

9、。,首先讨论上图中加彩色部分的电路的工作原理。,（6-37）,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,（6-38）,附录:,（6-39）,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:,（6-40）,6.5.2 555定时器的应用,(1). 双稳态触发器: 微电机起动停车控制电路。,S1 : 起动按钮,S2 : 停车按钮,（6-41）,仅按下起动按钮 S1 , 则 TR VCC / 3 ; 未按 S2 , 当然 TH 2VCC / 3 , 故 uo =1 , 电机转动 。,即使放开 S1 , TR VCC / 3 , TH 2VCC / 3 , uo 保持为 1 , 电机继续转动 。,如果仅按下

10、按钮 S2 , TH 2VCC / 3 , 未按 S1 , 当然TR VCC / 3 , 这时 uo = 0 , 电机停止运行。,如果松开 S2 , 电机仍不转动 。,（6-42）,(2). 单稳态触发器: 洗相曝光定时器,若S打开 , 则 ui = 1 ;,若S合上 , 则 ui = 0 。,（6-43）,TH 2VCC /3 , TR VCC /3,按钮 S 处于打开状态时：,uo = 0 , 555内的管T导通 , 电容 CT 被短路, TH =0.3V 。,（6-44）,按一下 S , TR VCC ,已有 TH 2VCC /3 , 故 uo = 1 , 555 内的管 T 截止 ,

11、CT 将被充电 , ,只要 uCT 尚未充至 2VCC /3 , uo 的状态就不会变化 。,（6-45）,一旦 uCT 2VCC /3 , 且已 有 TR VCC /3 , uo = 0 ;,555内的晶体管T也由截止变成导通 , 电容CT 迅速放电而变成 0V。,（6-46）,由以上过程可以看出 : 按钮每按动一次 , uo 便输出一个正脉冲,其宽度 TW 由 RT CT 决定 。,（6-47）,红灯亮的时间即为曝光时间 TW,TW = 1.1 RT CT,（6-48）,(3). 多谐振荡器: 简易电子琴电路,首先说明如何用555 定时器构成多谐振荡器:,输出波形,（6-49）,设电容C 原先未充电, 故 TH = TR VCC /3 , 此时 uo = 1 , 555内的晶体管 T 截止 , 电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。,在 uC 没有充电到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不变。,（6-50）,在 uC 没有充电到