篇脈沖波形的產(chǎn)生與變換PPT課件

1、一、脈沖信號(hào)的定義三角波： 鋸齒波： 微分窄脈沖： 8.1 方波：脈沖信號(hào)是指一種持續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流波形。脈沖信號(hào)是指一種持續(xù)時(shí)間極短的電壓或電流波形。矩形波：第1頁(yè)/共36頁(yè)A0.9A0.5A0.1ATwtrtfT脈沖幅度脈沖幅度 A脈沖上升沿脈沖上升沿 tr 脈沖周期脈沖周期 T脈沖下降沿脈沖下降沿 tf 脈沖寬度脈沖寬度Tw 占空比占空比q二、脈沖信號(hào)的參數(shù) 第2頁(yè)/共36頁(yè) 8.2 555定時(shí)器定時(shí)器 555定時(shí)器是一種應(yīng)用廣泛的集成電路，它將定時(shí)器是一種應(yīng)用廣泛的集成電路，它將模擬和數(shù)字電路集成在同一片硅片上，用于脈沖信模擬和數(shù)字電路集成在同一片硅片上，用于脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、波形

2、的變換和整形，定時(shí)、檢測(cè)、控制號(hào)的產(chǎn)生、波形的變換和整形，定時(shí)、檢測(cè)、控制等領(lǐng)域。等領(lǐng)域。 加上適當(dāng)?shù)淖枞菰纯蓸?gòu)成加上適當(dāng)?shù)淖枞菰纯蓸?gòu)成多諧振蕩多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等電路，完成等電路，完成脈脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、定時(shí)和整形沖信號(hào)的產(chǎn)生、定時(shí)和整形等功能。等功能。 常用集成定時(shí)器常用集成定時(shí)器 555 有有 5G555 (TTL)和和CC7555 (CMOS)。第3頁(yè)/共36頁(yè)一、電路結(jié)構(gòu)與邏輯功能1. 電路組成 分壓器、比較器、基本RS觸發(fā)器、放電三極管和輸出緩沖器組成。CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv

3、,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端QVR1VR22/3VCC1/3VCC第4頁(yè)/共36頁(yè)n各引腳功能各引腳功能 (1) 1腳腳接地端接地端 (2) 2腳腳（VI2）-觸發(fā)輸入端，與觸發(fā)輸入端，與6腳（腳（VI1）閾值輸入端共同控制比）閾值輸入端共同控制比較器較器C1和和C2的輸出，從而控制的輸出，從而控制RS鎖存器鎖存器，決定輸出狀態(tài)。，決定輸出狀態(tài)。12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR(3) 3腳腳輸出端輸出端 (4) 4腳（腳（ RD ）-復(fù)位輸入端，當(dāng)復(fù)位輸入端，當(dāng)RD=0，RS鎖存鎖存器器被復(fù)位，輸出被復(fù)位

4、，輸出vo為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將為低電平。正常工作時(shí)，應(yīng)將其接高電平。其接高電平。第5頁(yè)/共36頁(yè)(5) 5腳（腳（VIC）電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比電壓控制端，當(dāng)其懸空時(shí)，比較器較器C1和和C2的比較電壓分別為的比較電壓分別為2/3VCC 和和1/3VCC 。(6) 6腳腳閾值輸入端閾值輸入端 (7) 7腳腳放電端放電端 (8) 8腳腳電源端電源端 12658437Ov,vI2I1vvICVCCvO555DR第6頁(yè)/共36頁(yè)n工作原理1.當(dāng)當(dāng)RD=0時(shí)，時(shí)，Vo=0，T導(dǎo)通導(dǎo)通 2.當(dāng)當(dāng)RD=1時(shí)時(shí)0, 1,31,32) 1 (21SRVVVVCCICCIQ=1，T截止，截止，Vo=1

5、1,031,32)2(21SRVVVVCCICCI，Q=0，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，Vo=0 1, 131,32)3(21RSVVVVCCICCI，Q、T保持，輸出保持不變保持，輸出保持不變 +-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 第7頁(yè)/共36頁(yè)2. 電路功能當(dāng)當(dāng)VIC無(wú)外接電源時(shí)，無(wú)外接電源時(shí)，CCRCCRVVVV31 , 3221第8頁(yè)/共36頁(yè)8.3 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）輸出有兩種狀態(tài)（輸出為數(shù)字信號(hào)）；）輸出有兩種狀態(tài)（輸出為數(shù)字信號(hào)）； （2）輸入采用電平觸發(fā)（輸入為模擬信號(hào)）；）輸入采用電平觸發(fā)（輸入為模擬信號(hào)）；（3）電路具有回差特性：對(duì)于正向增加

6、和負(fù)向減小）電路具有回差特性：對(duì)于正向增加和負(fù)向減小的輸入信號(hào)，電路有不同的閾值電平（的輸入信號(hào)，電路有不同的閾值電平（VT+和和VT-）。）。 什么是什么是施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器？ 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。是具有滯后特性的數(shù)字傳輸門。 第9頁(yè)/共36頁(yè) 邏輯符號(hào)同相傳輸反相傳輸 施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性第10頁(yè)/共36頁(yè) 電路結(jié)構(gòu)第11頁(yè)/共36頁(yè)CC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端QVR1VR2第12頁(yè)/共36頁(yè)2/3Vcc1/3V

7、ccvI0tvO0t（1）當(dāng)）當(dāng)vI1/3Vcc時(shí)，時(shí)， R=1，S=0，Q=1，vO=1；（2）當(dāng)）當(dāng)1/3Vcc vI2/3Vcc時(shí)，時(shí)， R=1，S=1，Q=1（保持），（保持），vO=1；（3）當(dāng)）當(dāng) vI2/3Vcc時(shí)，時(shí)， R=0，S=1，Q=0，vO=0；（4）當(dāng)）當(dāng)1/3Vcc vI2/3Vcc時(shí)，時(shí)， R=1，S=1，Q=0 （保持），（保持）， vO=0；（5）當(dāng)）當(dāng)vI1/3Vcc時(shí)，時(shí)，R=1，S=0，Q=1，vO=1； 原理分析+-C2S1/3VccvI+-C1R2/3VccvI 0vIvO3CCV32CCVCCV第13頁(yè)/共36頁(yè) 主要參數(shù)1. 閾值電平正向閾值電壓

8、 VT+=2/3Vcc負(fù)向閾值電壓 VT- -=1/3Vcc2. 回差電壓= VT+ VT- -=1/3Vcc第14頁(yè)/共36頁(yè)1、用于波形變換vot0第15頁(yè)/共36頁(yè)2.用于脈沖整形、抗干擾第16頁(yè)/共36頁(yè)第17頁(yè)/共36頁(yè)3.用于脈沖鑒幅第18頁(yè)/共36頁(yè)8.4 什么是什么是多諧振蕩器多諧振蕩器？ 多諧振蕩器是一種多諧振蕩器是一種自激自激振蕩器，在接通電源振蕩器，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖。由于輸出的矩形波中含有很多諧波分量，故沖。由于輸出的矩形波中含有很多諧波分量，故稱它為稱它為多諧振蕩器多諧振蕩器，又稱，又稱方波

9、發(fā)生器方波發(fā)生器。 第19頁(yè)/共36頁(yè) 電路結(jié)構(gòu)第20頁(yè)/共36頁(yè) 工作原理1.上電時(shí)，上電時(shí)，vC=0=0，得，得R=1，S=0，Q=1，T截止截止, ,vO O=1=1。3.當(dāng)當(dāng)vC 2/3Vcc時(shí)，時(shí)，R=0，S=1，基本，基本RS鎖存器被置鎖存器被置0，Q=0，T導(dǎo)通，導(dǎo)通，vO=0。2. .當(dāng)當(dāng)Vcc通過(guò)通過(guò)R1、R2向向C充充電電，vC 逐漸上升逐漸上升;+-C2S1/3VccvI +-C1R2/3VccvI 第21頁(yè)/共36頁(yè)5. .當(dāng)當(dāng)vC下降到下降到vC 1/3Vcc時(shí)，時(shí)，R=1，S=0，RS 鎖存器置成鎖存器置成1態(tài)，態(tài)，Q=1，T截止，截止， vO O=1=1。對(duì)電容對(duì)

10、電容C充電又重新開(kāi)始。充電又重新開(kāi)始。 4. .電容電容C將通過(guò)將通過(guò)R2和和T放電放電，vC逐逐漸下降；漸下降；+-C2S1/3VccvI2+-C1R2/3VccvI1 第22頁(yè)/共36頁(yè)T1T2 工作波形 第23頁(yè)/共36頁(yè)2 2、振蕩頻率的估算（1）電容充電時(shí)間T1：（用三要素法計(jì)算）（2） 電容放電時(shí)間T2（3）電容振蕩周期 T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C（4）電路振蕩頻率f（5）輸出波形占空比q)()()0()(ln111TvvvvTCCCCCRR)(7 . 021CCCCCCCCVVVV3231ln1CRT227 . 0CRRTf)2(43. 1121212112RR

11、RRTTq第24頁(yè)/共36頁(yè) 占空比任意可調(diào)的 多諧振蕩器 利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C充電和放電回路隔離開(kāi)來(lái)，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器。第25頁(yè)/共36頁(yè)占空比可變的多諧振蕩器參數(shù)占空比可變的多諧振蕩器參數(shù) CRT 117 . 0CRT 227 . 0CRRTTT )(7 . 02121211211RRRTTTTtqW 第26頁(yè)/共36頁(yè) 有兩種狀態(tài)：0 0態(tài)和1 1態(tài)，但只有一種狀態(tài)能長(zhǎng)久保持，故名單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)： （1 1）有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩種狀態(tài)； （2 2）平時(shí)處于穩(wěn)態(tài)，在外部觸發(fā)脈沖作用下，由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)； （3 3）暫穩(wěn)態(tài)維

12、持一定時(shí)間后自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)。 8.5 n什么是什么是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器？單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器？第27頁(yè)/共36頁(yè)一 用555定時(shí)器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 電路組成及工作原理26VCCRDO5553vI2I1v84v7RVCCC150.01FC1vCvICC&1RSTG5k5k5k12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復(fù)位v閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端第28頁(yè)/共36頁(yè)（1）無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)電路工作在穩(wěn)定狀態(tài) 當(dāng)vI=1時(shí)，電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)，即vO=0。（2）vI下降沿觸發(fā) 當(dāng)vI下降沿到達(dá)時(shí)，vO由0跳變?yōu)?，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)的維持

13、時(shí)間在暫穩(wěn)態(tài)期間，三極管T截止，VCC經(jīng)R向C充電。時(shí)間常數(shù)= =RC，vC由0V開(kāi)始增大，在vC上升到2/3VCC之前，電路保持暫穩(wěn)態(tài)不變。（4）自動(dòng)返回（暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束）時(shí)間當(dāng)vC上升至2/3VCC時(shí)，vO由1跳變0，三極管T由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，電容C經(jīng)T迅速放電，電壓vC迅速降至0V，電路由暫穩(wěn)態(tài)重新轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)。（5）恢復(fù)過(guò)程當(dāng)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，電容C通過(guò)飽和導(dǎo)通的放電三極管 T放電，時(shí)間常數(shù) = =RC，經(jīng)過(guò)（35）后，電容C放電完畢，恢復(fù)過(guò)程結(jié)束。+-C2S1/3VccvI+-C1R2/3Vccvc 第29頁(yè)/共36頁(yè)vI0tvC0tvO0tTW2/3Vcc 工作波形不可重復(fù)觸發(fā)不可重復(fù)觸發(fā)暫穩(wěn)態(tài)期間，觸發(fā)暫穩(wěn)態(tài)期間，觸發(fā)脈沖不再起作用脈沖不再起作用第30頁(yè)/共36頁(yè) 主要參數(shù)估算(1) 輸出脈沖寬度Tw（用三要素法計(jì)算）RCRCTW1 . 13lnreWttTf11minmax單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖寬度TW僅決定于定時(shí)元件僅決定于定時(shí)元件R、C的取值。的取值。（2）恢復(fù)時(shí)間tre（3）最高工作頻率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtr