波形的產(chǎn)生與變換PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1 波形的產(chǎn)生與變換波形的產(chǎn)生與變換PPT課件課件 理想脈沖信理想脈沖信 號號 Um 脈沖幅度脈沖幅度Um：脈沖電壓的最大幅度值。：脈沖電壓的最大幅度值。 脈沖寬度脈沖寬度tw：從脈沖前沿的：從脈沖前沿的0.5Um起到脈沖后沿的起到脈沖后沿的 0.5Um為止的一段時(shí)間。為止的一段時(shí)間。 tW 0.5Um 第1頁/共51頁 tf 0.9Um 0.1Um tr 上升時(shí)間上升時(shí)間tr：脈沖上升沿從：脈沖上升沿從0.1 Um上升到上升到 0.9 Um所所 需需 的時(shí)間。的時(shí)間。 下降時(shí)間下降時(shí)間tf：脈沖下降沿從：脈沖下降沿從0.9Um下降到下降到 0.1 Um所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。 第2頁/

2、共51頁 T 脈沖周期脈沖周期T：在周期性重復(fù)的脈沖系列中，兩個(gè)相鄰脈沖：在周期性重復(fù)的脈沖系列中，兩個(gè)相鄰脈沖 間的間隔時(shí)間。間的間隔時(shí)間。 脈沖頻率脈沖頻率f：單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)：單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù) f=1/T 占空比占空比D：脈沖寬度與脈沖周期的比值：脈沖寬度與脈沖周期的比值D=tw/T tW 0.5Um 第3頁/共51頁 如何獲得脈沖信號？如何獲得脈沖信號？ 1、利用整形電路對不符合要求的脈沖信、利用整形電路對不符合要求的脈沖信 號進(jìn)行整形號進(jìn)行整形 2、利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生脈沖信號、利用脈沖振蕩器直接產(chǎn)生脈沖信號 主要介紹三種脈沖電路：主要介紹三種脈沖電路： 1.施密特

3、觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 3.多諧振蕩器多諧振蕩器 第4頁/共51頁 7.2 RC RC正弦波振蕩器正弦波振蕩器 正弦波振蕩器一般用來產(chǎn)生正弦波振蕩器一般用來產(chǎn)生z z的低頻信號。的低頻信號。 一、自激振蕩一、自激振蕩 概念：概念：正反饋可使電路在沒有外加輸入信號正反饋可使電路在沒有外加輸入信號 的情況下，有交流信號輸出，這種現(xiàn)象在放的情況下，有交流信號輸出，這種現(xiàn)象在放 大電路中稱為大電路中稱為自激振蕩自激振蕩。 第5頁/共51頁 A UiU o UfF 討論：討論：基本放大電路的電壓放大倍數(shù)為 （=Uo/Ui），反饋電路的反饋系數(shù)為F （F=Uf /Uo），Uf=A

4、FUi 因要求 Ui=Uf 所以所以AF=1 第6頁/共51頁 自激振蕩平衡條件自激振蕩平衡條件 AF=1 A=|A|a F=|F|f 則則AF=|AF|(a+f) |AF|=1 幅度平衡條件幅度平衡條件 a+f=2n 相位平衡條件相位平衡條件 起始時(shí)必須使|AF|1 自起振條件 A UiU o UfF 第7頁/共51頁 振蕩器必須包含有 放大電路放大電路、正反饋電路正反饋電路和和選頻電路選頻電路 假設(shè)假設(shè)Ui=10mV，A=100，F(xiàn)=0.01，Uo=1V, Uf=10mV 若若F=0.02， Uf=20mV，Uo=2V A UiU o UfF 第8頁/共51頁 C C R R _ + +

5、R2 R1 RP Ui Uo Uf 二、集成運(yùn)算放大器組成的正弦波振蕩器二、集成運(yùn)算放大器組成的正弦波振蕩器 構(gòu)成：同相放大電路和構(gòu)成：同相放大電路和 串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 第9頁/共51頁 C C R R Uf Uo 選頻特性：選頻特性： 令：0=1/RC 當(dāng)0=1/RC時(shí)，反饋系數(shù) 最大F=1/3 而反饋系數(shù)的相位角為零 f=0 Uf Uo = 1 3+j（/ 0 -0 /） Uf Uo = 1 3+j（RC - 1/RC） F= 滿足滿足a+f=2n 相位平衡條件相位平衡條件 第10頁/共51頁 放大器為同相比例運(yùn)算電路，其電壓放大倍數(shù) A=1+R2/R1 要滿足幅度平衡條件|AF|=1

6、就必須使 A=1+R2/R1=3，即應(yīng)使R2=2R1 為使電路能夠起振，要求略大于兩倍的 _ + + R2 R1 RP Ui Uo 第11頁/共51頁 C C R R _ + + R2 R1 RP Ui Uo Uf 橋式振蕩器的振蕩頻率橋式振蕩器的振蕩頻率 為為f0=1/2RC 第12頁/共51頁 7.3 集成集成555555定時(shí)器定時(shí)器 n7.3.1 555555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理 555定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路。定時(shí)器是一種多用途的單片集成電路。 在外部配上少許阻容元件，便能構(gòu)成施密特觸發(fā)在外部配上少許阻容元件，便能構(gòu)成施密特觸發(fā) 器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

7、和多諧振蕩器等電路。器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器等電路。 組成：組成：1 電阻分壓器，電阻分壓器，2 電壓比較器，電壓比較器， 3 RS觸發(fā)器，觸發(fā)器， 4 場效應(yīng)管。場效應(yīng)管。 第13頁/共51頁 當(dāng)控制端當(dāng)控制端5腳懸空時(shí)：腳懸空時(shí)：UR1= UR2= 1/3VDD2/3VDD 當(dāng)控制端當(dāng)控制端5腳接腳接ECC時(shí)：時(shí)：UR1= UR2= 1/2ECCECC RDVD D 5 Uo1 S Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6 UTR D UO 5 Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 1

8、1 1 11 11 4 6 UCO UTR D UO R=5k UR2 R R UR1 UO1 S 第14頁/共51頁 UTH (2 (2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí) R=0,S=1 Q=1,T截止，截止，UO=1 UTH (2(2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí)R=1,S= 0 Q=0,T導(dǎo)通，導(dǎo)通，UO=0 UTH (2(2VDD/3) , ,UTR ( (VDD/3)時(shí)時(shí)R=0,S= 0 Qn+1=Qn, UO保持不變保持不變 5 Uo1 S Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6

9、UTR D UO 5 Q Q 7 3 8 1 2 UTH T +Uo2 C2 + C1 R 11 11 1 11 11 4 6 UCO UTR D UO R=5k UR2 R R UR1 UO1 S VDD RD 1/3VD D 2/3VD D 工作原理工作原理 第15頁/共51頁 7.3.2 555555定時(shí)器功能定時(shí)器功能 555定時(shí)器功能表定時(shí)器功能表 UTH UTR RD UO T f f f f 0 0 導(dǎo)通導(dǎo)通 輸輸 入入 輸輸 出出 (2(2VDD/3) ( (VDD/3) 1 保持保持 保持保持 (2 (2VDD/3) ( (VDD/3) 1 0 導(dǎo)通導(dǎo)通 (2 (2VDD/3

10、) ( (VDD/3) 1 1 截止截止 UCO 1 7 6 2 3 84 5 555 D UO UTR UTH RD VDD GND UTH， ， UTR 兩者都小于各自的參考電壓時(shí)兩者都小于各自的參考電壓時(shí)UO=1，放電管截止，放電管截止 UTH， ， UTR 兩者都兩者都大于大于各自的參考電壓時(shí)各自的參考電壓時(shí)UO=0，放電管，放電管導(dǎo)通導(dǎo)通 第16頁/共51頁 7.4.1 由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器由門電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成 為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V)

11、 UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 0 1 1 7.4 7.4 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器 第17頁/共51頁 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 0 1 1 1 （2）uiUD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為高電 平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第18頁/共51頁 1 & & D ui uo R S (a) 電

12、路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1 G2 G3 1 1 0 0 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第19頁/共51頁 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0 0 1.4 0.7 G1

13、G2 G3 0 1 1 0 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)，若 ui下降到 UT，R1。S=1，RS 觸發(fā)器不 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 第20頁/共51頁 1 & & D ui uo R S (a) 電路(b) 工作波形 uo ui(V) UT+ UT t t 0

14、0 1.4 0.7 G1 G2 G3 （1）ui0時(shí)，R1，S0，uo為高電平，這是第一種穩(wěn)態(tài)。 0 0 1 1 （2）ui上升到 UD=0.7V 時(shí)，R1，S1，RS 觸發(fā)器不翻轉(zhuǎn)，uo仍為 高電平，電路仍維持在第一種穩(wěn)態(tài)。 （3）ui繼續(xù)上升到 UT+=UT=1.4V 時(shí)，R0，S1，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為低電平，這是第二種穩(wěn)態(tài)。電路翻轉(zhuǎn)后 ui再上升，電路狀態(tài)不變。 （4）ui上升到最大值后下降時(shí)，若 ui下降到 UT，R1。S=1，RS 觸發(fā)器不 翻轉(zhuǎn)，電路仍維持在第二種穩(wěn)態(tài)。 （5）ui繼續(xù)下降到 UT-=UT-UD=0.7V時(shí)，R1，S0，RS 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)， uo為高電平，電路

15、返回到第一種穩(wěn)態(tài)。 第21頁/共51頁 uoui (b) 邏輯符號(a) 傳輸特性 ui uo UTUT+ 0 下限閾值電壓上限閾值電壓 回差電壓（滯后電壓）： UT UTUT 前面介紹的施密特觸發(fā)器的回差電壓為： UTUTUTUT(UTUD)UD 0.7V 缺點(diǎn)是回差太小，且不能調(diào)整。 第22頁/共51頁 7.4.2 由由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）

16、當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會改變。 第23頁/共51頁 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會改變。 （2）ui升高到 2VCC

17、/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 0、C2輸出為 1，觸發(fā)器置 0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3 以前，uo1uo0 的狀態(tài)不會改變。 第24頁/共51頁 R ui 8 4 6 7 555 3 2 5 1 uo1 +VCC ui uo t t 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 +VCC1 uo uCO UT+ UT 2VCC/3 VCC/3 控制電壓 調(diào)節(jié)回差 （1）當(dāng) ui0 時(shí)，由于比較器 C1=1、C2=0，觸發(fā)器置 1，即 Q1、0Q， uo1uo1。ui升高時(shí)，在未到達(dá) 2VCC/3 以前，uo1uo1 的狀態(tài)不會改變

18、。 （2）ui升高到 2VCC/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 0、C2輸出為 1，觸發(fā)器置 0，即 Q0、1Q，uo1=uo=0。此后，ui上升到 VCC，然后再降低，但在未到達(dá) VCC/3 以前，uo1uo0 的狀態(tài)不會改變。 （3）ui下降到 VCC/3 時(shí)，比較器 C1輸出為 1、C2輸出為 0，觸發(fā)器置 1， 即 Q1、0Q，uo1=uo=1。此后，ui繼續(xù)下降到 0，但 uo1uo1 的狀態(tài) 不會改變。 第25頁/共51頁 1 波形變換波形變換 D GND UCO 第26頁/共51頁 2 脈沖波的整形脈沖波的整形 數(shù)字系統(tǒng)中的矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生數(shù)字系統(tǒng)中的矩形脈沖在傳輸中經(jīng)常發(fā)生

19、 波形畸變。經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后便可獲得較波形畸變。經(jīng)施密特觸發(fā)器整形后便可獲得較 理想的矩形脈沖波理想的矩形脈沖波。 U + U 第27頁/共51頁 在傳輸?shù)男盘柹铣霈F(xiàn)附加噪聲，經(jīng)整形后在傳輸?shù)男盘柹铣霈F(xiàn)附加噪聲，經(jīng)整形后 仍會得到較理想的矩形脈沖波。仍會得到較理想的矩形脈沖波。 U + U 第28頁/共51頁 3 脈沖鑒幅脈沖鑒幅 將幅度不同、不規(guī)則的脈沖信號加到施密特觸發(fā)器 的輸入端時(shí)，能選擇幅度大于U+的脈沖信號進(jìn)行輸出 ，具有脈沖鑒幅的功能。 第29頁/共51頁 本節(jié)小結(jié)：本節(jié)小結(jié)： 施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波 形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形形整

20、形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形 脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，脈沖的電路。而且由于具有滯回特性， 所以所以抗干擾抗干擾能力也很強(qiáng)。能力也很強(qiáng)。 施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成 ，也可以由門電路及，也可以由門電路及555定時(shí)器構(gòu)成。定時(shí)器構(gòu)成。 施密特觸發(fā)器在施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形脈沖的產(chǎn)生和整形 電路中應(yīng)用很廣。電路中應(yīng)用很廣。 第30頁/共51頁 7.5 7.5 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)是：有一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)是：有一個(gè)穩(wěn)定穩(wěn)定 狀態(tài)狀態(tài)和一個(gè)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)。在觸發(fā)脈沖作用下，電。在觸發(fā)脈沖作用下，電 路將從穩(wěn)態(tài)翻

21、轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，然后在貯能元件路將從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，然后在貯能元件 的作用下，暫穩(wěn)態(tài)停留一段時(shí)間的作用下，暫穩(wěn)態(tài)停留一段時(shí)間tw后，又能自后，又能自 動返回到穩(wěn)定狀態(tài)，并在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)動返回到穩(wěn)定狀態(tài)，并在其輸出端產(chǎn)生一個(gè) 寬度為寬度為tW的矩形脈沖。的矩形脈沖。 通常把單穩(wěn)態(tài)的暫穩(wěn)態(tài)停留時(shí)間稱作通常把單穩(wěn)態(tài)的暫穩(wěn)態(tài)停留時(shí)間稱作延遲延遲 時(shí)間時(shí)間，延遲時(shí)間的長短僅取決于電路的有關(guān)，延遲時(shí)間的長短僅取決于電路的有關(guān) 參數(shù)，而與觸發(fā)脈沖的寬度無關(guān)。參數(shù)，而與觸發(fā)脈沖的寬度無關(guān)。 第31頁/共51頁 7.5.1 用用555555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器器 C R ui 8

22、4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 (a) 電路(b) 工作波形 uc t0 2VCC/3 輸出脈沖寬度 tp。 tp1.1RC 第32頁/共51頁 C R ui 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC ui uo t t tP 0 0 uc t0 2VCC/3 接通VCC后瞬間，VCC通過R對C充電，當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，uo0。這時(shí)Q=1，放電管T導(dǎo)通，C通過T放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 ui到來時(shí)，因?yàn)閡iVCC/3，使C20，觸發(fā)器置1，uo又由0變?yōu)?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)

23、態(tài)。由于此時(shí)Q=0，放電管T截止，VCC經(jīng)R對C充電。雖然此時(shí)觸發(fā)脈沖已消失，比較器C2的輸出變?yōu)?，但充電繼續(xù)進(jìn)行，直到uc上升到2VCC/3時(shí)，比較器C1輸出為0，將觸發(fā)器置0，電路輸出uo0，T導(dǎo)通，C放電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 第33頁/共51頁 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （1）沒有觸發(fā)信號時(shí)電路工作在穩(wěn)態(tài) 當(dāng)沒有觸發(fā)信號時(shí)，ui為低電平。因?yàn)殚TG2的輸入端經(jīng) 電阻R接至VDD，VA為高電平，因此uo2為低電平；門G1

24、 的兩個(gè)輸入均為0，其輸出uo1為高電平，電容C兩端的 電壓接近為0。這是電路的穩(wěn)態(tài)，在觸發(fā)信號到來之前 ，電路一直處于這個(gè)狀態(tài)：uo11，uo20。 0 01 1 7.5.2 用門電路構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 第34頁/共51頁 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDD ui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 1 10 （2）外加觸發(fā)信號使電路由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài) 當(dāng)正觸發(fā)脈沖ui到來時(shí)，門G1輸出uo1由1變?yōu)?。由于 電容電壓不能躍變，uA也隨之跳變到低電平，使門G2 的輸出uO2變?yōu)?。這個(gè)高電平反饋到門

25、G1的輸入端， 此時(shí)即使ui的觸發(fā)信號撤除，仍能維持門G1的低電平輸 出。但是電路的這種狀態(tài)是不能長久保持的，所以稱 為暫穩(wěn)態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，uo10，uo21。 第35頁/共51頁 ui C uA 1 (a) 電路 (b) 波形 uo2 R G1G2 uo1 VDDui uo1 uA uo2 t t t t VDD VDD 0 0 0 0 tP 1 0 01 1 （3）電容充電使電路由暫穩(wěn)態(tài)自動返回到穩(wěn)態(tài) 在暫穩(wěn)態(tài)期間，VDD經(jīng)R和G1的導(dǎo)通工作管對C充電，隨著充電的進(jìn)行，C上的電荷逐漸增多，使uA升高。當(dāng)uA上升到閾值電壓UT時(shí)，G2的輸出uo2由1變?yōu)?。由于這時(shí)G1輸入觸發(fā)信號已經(jīng)過去，G

26、1的輸出狀態(tài)只由uo2決定，所以G1又返回到穩(wěn)定的高電平輸出。uA隨之向正方向跳變，加速了G2的輸出向低電平變化。最后使電路退出暫穩(wěn)態(tài)而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，此時(shí)uo11，uo20。 脈沖寬度：tp=0.7RC 第36頁/共51頁 ui C uA 1 1 uo2 R G1 G2 uo1 VDD C1 R1 電路的改進(jìn)電路的改進(jìn) 當(dāng)ui的寬度很寬時(shí)，可在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端 加一個(gè)RC微分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返回 到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門G1被ui封住了，會使uo2的下降 沿變緩。 第37頁/共51頁 uA uo2 ui C 1 1 (a) 電路 (b) 波形 R G1 G2 uo1 VDD ui uo1 u

27、A uo2 t t t t VDD VT 0 0 0 0 tP 2、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 穩(wěn)態(tài)時(shí)，ui1，G1、G2均導(dǎo)通。uo10，uA0，uo20 。ui負(fù)跳變到0時(shí)，G1截止，uo1隨之跳變到1。由于電容 電壓不能躍變，uA仍為0，故門G2截止，uo2跳變到1。在 G1、G2截止時(shí)，C通過R和G1的導(dǎo)通管放電，使uA逐漸上 升。當(dāng)uA上升到管子的開啟電壓UT時(shí)，如果ui仍為低電平 ，G2導(dǎo)通，uo2變?yōu)?。當(dāng)ui回到高電平后，G1導(dǎo)通，C又 通過R和G1的導(dǎo)通管充電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。 第38頁/共51頁 1定時(shí)定時(shí) 由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器由于單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 能產(chǎn)生一定寬度的矩形輸能產(chǎn)生一定寬度

28、的矩形輸 出脈沖，若利用這個(gè)矩形出脈沖，若利用這個(gè)矩形 脈沖去控制某一個(gè)電路，脈沖去控制某一個(gè)電路， 就可使它在就可使它在tw 時(shí)間內(nèi)動作時(shí)間內(nèi)動作 或不動作。或不動作。 ui t O uo t O tW uF tO uFo t O uo ui uF uFo 單單 穩(wěn)穩(wěn) & 第39頁/共51頁 2整形整形 由于單穩(wěn)觸發(fā)器一經(jīng)觸發(fā)，電路就進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)由于單穩(wěn)觸發(fā)器一經(jīng)觸發(fā)，電路就進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài) ，在暫穩(wěn)態(tài)期間輸出電平的高低與此時(shí)輸入信號狀態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)期間輸出電平的高低與此時(shí)輸入信號狀態(tài) 無關(guān)，其輸出就成為具有一定寬度、一定幅度、邊沿?zé)o關(guān)，其輸出就成為具有一定寬度、一定幅度、邊沿 陡峭的矩形波，如圖所示

29、。陡峭的矩形波，如圖所示。 tW uo t O ui t O 第40頁/共51頁 本節(jié)小結(jié)： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門電路構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)。由門電路構(gòu)成 的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和基本RS觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為觸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上也極為 相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。相似，只有用于反饋的耦合網(wǎng)絡(luò)不同。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由 555定時(shí)器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn)定時(shí)器構(gòu)成。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，由一個(gè)暫穩(wěn) 態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)，其態(tài)過渡到穩(wěn)態(tài)，其“觸發(fā)觸發(fā)”信號也是由電路內(nèi)部信號也是由電路內(nèi)部 電容充（放）電提供的，暫

30、穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈電容充（放）電提供的，暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈 沖寬度也由電路的阻容元件決定。沖寬度也由電路的阻容元件決定。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動地產(chǎn)生矩形脈沖，但單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器不能自動地產(chǎn)生矩形脈沖，但 卻可以把其它形狀的信號變換成為矩形波，用途卻可以把其它形狀的信號變換成為矩形波，用途 很廣。很廣。 第41頁/共51頁 C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路 (b) 工作波形 1 1、由、由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 接通VCC后，VCC經(jīng)

31、R1和R2對C充電。當(dāng)uc上升到2VCC/3時(shí)，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當(dāng)uc下降到VCC/3時(shí)，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。 7.6 7.6 多諧振蕩器多諧振蕩器 第42頁/共51頁 C R1 uc 8 4 7 3 6 555 2 5 1 0.01F uo VCC R2 uc uo t t tP1 tP2 0 VCC/3 2VCC/3 0 (a) 電路 (b) 工作波形 第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度 tp1，即 uc從 VCC/3充電上升到 2VCC/3所需的時(shí)間： tp10.7(R1+R2)C

32、 第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2V CC/3放電下降到VCC/3所需的時(shí)間： tp20.7R2C 振蕩周期：Ttp1tp20.7(R12R2)C 第43頁/共51頁 2 2、RC環(huán)形多諧振蕩器環(huán)形多諧振蕩器 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第44頁/共51頁 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b)

33、波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 在t1時(shí)刻，ui1（uo）由0變?yōu)?，于是uo1（ui2）由1變?yōu)?，uo2由0變?yōu)?。由于電容電壓不能躍變，故ui3必定跟隨ui2發(fā)生負(fù)跳變。這個(gè)低電平保持uo為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，uo2（高電平）通過電阻R對電容C充電，使ui3逐漸上升。在t2時(shí)刻，ui3上升到門電路的閾值電壓UT，使uo（ui1）由1變?yōu)?，uo1（ui2）由0變?yōu)?，uo2由1變?yōu)?。同樣由于電容電壓不能躍變，故ui3跟隨ui2發(fā)生正跳變。這個(gè)高電平保持uo為0。至此，第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)

34、態(tài)。 第一暫穩(wěn)態(tài)及其自動翻轉(zhuǎn)的工作過程 第45頁/共51頁 0 (a) 電路圖 & & ui1 ui2 uo2 ui3 uo R RS C uo (ui1) uo2 ui3 t t t t (b) 波形圖 0 0 0 G1 G2 & G3 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 第二暫穩(wěn)態(tài)及其自動翻轉(zhuǎn)的工作過程 在t2時(shí)刻，uo2變?yōu)榈碗娖?，電容C開始通過電阻R放電。隨著放電的進(jìn)行，ui3逐漸下降。在t3時(shí)刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又由0變?yōu)?，第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，電路返回到第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，又開始重復(fù)前面的過程。 造成振蕩器自動翻轉(zhuǎn)的原因是電容 C的充放電。 振 蕩 周 期 為 ： T 2.2RC 第46頁/共51頁 ui1 uo1 ui2 uo 0 (a) 電路圖 & & R C uo ui1 t t t (b) 波形圖 0 0 G1 G2 ui2 (uo1) UT t1 t2 t3 3 3、CMOS多諧振蕩器多諧振蕩器 在t1時(shí)刻， uo由0變?yōu)?，由于電容電壓不能躍變，故ui1必定跟隨uo發(fā)生正跳變，于是ui2（uo1）由1變?yōu)?。這個(gè)低電平保持uo為1，以維持已進(jìn)入的這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)暫穩(wěn)態(tài)期間，電容C通過電阻R放電，使ui1逐漸下降。在t2時(shí)刻，ui1下降到門電路的開啟