fl10脈沖波形的產(chǎn)生和整形

1、10.1 10.1 概述概述一、脈沖信號一、脈沖信號 脈沖是脈沖是脈動脈動和和短促短促的意思，凡是具有的意思，凡是具有不連續(xù)波形不連續(xù)波形的信的信號均可稱為脈沖信號。廣義講，各種號均可稱為脈沖信號。廣義講，各種非正弦信號非正弦信號都是脈沖都是脈沖信號。信號。(a)(a)矩形波矩形波(b)(b)方波方波(c)(c)尖脈沖尖脈沖(d)(d)鋸齒波鋸齒波10.1 10.1 概述概述 在數(shù)字系統(tǒng)中常常需要用到在數(shù)字系統(tǒng)中常常需要用到各種幅度、寬度以及具有各種幅度、寬度以及具有陡峭邊沿的矩形脈沖信號陡峭邊沿的矩形脈沖信號，如觸發(fā)器的時鐘脈沖（，如觸發(fā)器的時鐘脈沖（CPCP）。）。獲取這些脈沖信號的方法通

2、常有兩種：獲取這些脈沖信號的方法通常有兩種： 脈沖產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生；脈沖產(chǎn)生電路直接產(chǎn)生； 利用已有的周期信號整形、變換得到。利用已有的周期信號整形、變換得到。脈沖整形、變換電路脈沖整形、變換電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器；脈沖產(chǎn)生電路脈沖產(chǎn)生電路多諧振蕩器；多諧振蕩器；多用途的定時電路多用途的定時電路555定時器定時器。10.1 10.1 概述概述二、脈沖信號的參數(shù)二、脈沖信號的參數(shù)trtftWT0.9 Um0.5 Um0.1 UmUm矩形脈沖信號的主要參數(shù)矩形脈沖信號的主要參數(shù) 脈脈沖沖幅幅度度 脈沖周期脈沖周期脈沖寬度脈沖寬度上升時間上升時間下降時間下降時間占空比

3、占空比D 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 Dt tW W/T/T 。工作特性：工作特性： 具有具有兩個穩(wěn)態(tài)兩個穩(wěn)態(tài)； 屬于屬于電平觸發(fā)電平觸發(fā)，緩慢變化的信號也可以作為輸入信號，緩慢變化的信號也可以作為輸入信號，當(dāng)輸入信號達(dá)到某一特定值時，輸出電平就發(fā)生突變；當(dāng)輸入信號達(dá)到某一特定值時，輸出電平就發(fā)生突變； 輸入信號從低電平輸入信號從低電平上升時上升時，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應(yīng)的輸入電平，與輸入信號從高電平電平，與輸入信號從高電平下降時下降時對應(yīng)的對應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同輸入轉(zhuǎn)換電平不同。uo0UU+uI電電壓壓傳傳輸輸特特性性輸入信號輸入信號上升上

4、升時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平U U+ + ，稱為，稱為正向正向閾值電壓；閾值電壓；輸入信號輸入信號下降下降時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平時對應(yīng)的轉(zhuǎn)換電平U U ，稱為，稱為負(fù)向負(fù)向閾值電壓；閾值電壓；差值差值U UU U+ +U U- -，稱為回差電壓。，稱為回差電壓。10.2 10.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器IvO1vOv0I v2R1RIvIvo1vovov1G2G用用CMOS反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器IvovovIv TTHIVRRRVv212THTHTVRRVRRRV)1(21221 2R1RIvIvo1vovov1G2GIv 1OvOv2R1RIvIvo1vovov1

5、G2G212)(RRRVVVVvTDDDDTHI DDTHTVRRVRRRV21221 THTHTVRRVRRRV)1(21221 THTTTVRRVVV212 回差電壓回差電壓2R1RIvIvo1vovov1G2GTHVRR212THVDDVIvOovTH212VRRTHVDDVIvOov 2R1RIvIvo1vovov1G2G3 3、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用、施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.1.波形變換波形變換 施密特觸發(fā)器可以將施密特觸發(fā)器可以將邊沿變化緩慢邊沿變化緩慢的周期性信號變換的周期性信號變換成邊沿陡峭的成邊沿陡峭的矩形脈沖矩形脈沖信號。信號。2.2.波形整形波形整形 施密特觸發(fā)器可以將施密特觸

6、發(fā)器可以將不規(guī)則的波形整形為矩形波不規(guī)則的波形整形為矩形波。若。若適當(dāng)增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。適當(dāng)增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。uot0uot0uIt0U+UU(a)(b)(c) 從一系列幅度不同的脈沖信號中從一系列幅度不同的脈沖信號中選出幅度大于正向選出幅度大于正向閾值電壓閾值電壓U U+ +的輸入脈沖的輸入脈沖， 即對幅度進(jìn)行鑒別。即對幅度進(jìn)行鑒別。 3.3.幅度鑒別幅度鑒別uIU+U-t0uo0t同向輸出施密特觸發(fā)器同向輸出施密特觸發(fā)器4.4.構(gòu)成多諧振蕩器構(gòu)成多諧振蕩器工作原理：工作原理： 電容上初始電壓為零，即電容上初始電壓為零，即u uI I0 0，則，則u

7、uO O1 1，并經(jīng)，并經(jīng)R R向向C C充電，當(dāng)充至充電，當(dāng)充至u uI IU U+ +時，輸出翻轉(zhuǎn)時，輸出翻轉(zhuǎn)u uO O0 0。電容。電容C C又經(jīng)又經(jīng)R R進(jìn)行放電，當(dāng)放電至進(jìn)行放電，當(dāng)放電至u uI IU U- -時，輸出翻轉(zhuǎn)時，輸出翻轉(zhuǎn)u uO O1 1。由外界觸發(fā)由外界觸發(fā)自動返回自動返回穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)恢復(fù)期恢復(fù)期工作特性：工作特性： 它有它有穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)和和暫穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)；兩個不同的工作狀態(tài)； 在在外界觸發(fā)脈沖外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，電路能暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后

8、，電路能自動返回穩(wěn)態(tài)自動返回穩(wěn)態(tài)； 暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持，其維持時間的長短取決于電路暫穩(wěn)態(tài)不能長久保持，其維持時間的長短取決于電路自身參數(shù)，與外界觸發(fā)脈沖無關(guān)。自身參數(shù)，與外界觸發(fā)脈沖無關(guān)。10.3 10.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器19tttttOOOOOmOHOLDDVVVVDDWDDTH0lnln20.69VtRCVVRCRC reON(35)tRC dWrettt“1”“0”( )( ) (0 )( )etv tvvv (0 )0vTHDDDDpUUUCRRtOln)(DDVv)(THpUtv)(CRR)(ORextOvBextCOvA1A2GNDCCV74121intRextC1634

9、759101114輸入輸入輸出輸出0101010100111011111100O vBOv1A2ARextOvBextCOvA1A2GNDCCV74121intRextC1634759101114IvCCV1extRextCRextOvBextCOvA1A2GNDCCV74121intRextC1634759101114IvCCVextC單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.1.脈沖整形脈沖整形IutWOu 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把輸入的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠把輸入的不規(guī)則不規(guī)則脈沖信號脈沖信號u uI I，整，整形為具有一定幅度和一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)形為具有一定幅度和一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖矩形脈沖u uO

10、O。u uO O的的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平，寬度t tW W決定決定于定時元件于定時元件R R和和C C。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的整形波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的整形波形2.2.脈沖延時脈沖延時 脈沖延時電路一般要用脈沖延時電路一般要用兩個兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成。延時延時時間為時間為t tW1W1，它決定于第一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時元件，它決定于第一級單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時元件R R和和C C。11uIu0（tW1）（tW2）u單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時波形3.3.定時定時 由于由于單穩(wěn)觸發(fā)器可產(chǎn)生寬度為單穩(wěn)觸發(fā)器可產(chǎn)生寬度為t tW

11、 W的矩形脈沖的矩形脈沖，利用，利用這個矩形脈沖去控制某電路使它在這個矩形脈沖去控制某電路使它在t tW W的時間內(nèi)動作或不的時間內(nèi)動作或不動作，這就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的動作，這就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時作用定時作用。定時時間為。定時時間為t tW W，可通過調(diào)節(jié)定時元件可通過調(diào)節(jié)定時元件R R和和C C來調(diào)節(jié)定時時間。來調(diào)節(jié)定時時間。1&uIOuuO單穩(wěn)與門uFtWuIuOuFOu單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時波形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時波形10.4 10.4 多諧振蕩器多諧振蕩器工作特性：工作特性： 無穩(wěn)態(tài)無穩(wěn)態(tài)，具有兩個暫穩(wěn)態(tài)；，具有兩個暫穩(wěn)態(tài)； 自激振蕩器自激振蕩器在接通電源后，不需外加觸發(fā)信號，在接通電源后，不需外加觸