第9章 脈沖波形的產(chǎn)生和整形

第9章脈沖波形的產(chǎn)生和整形第9章脈沖波形的產(chǎn)生和整形脈沖波形直接產(chǎn)生間接產(chǎn)生—時序電路中的CLK獲取：—利用多諧振蕩器產(chǎn)生脈沖波形。—利用施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器整形、變換得到。第9章脈沖波形的產(chǎn)生和整形9.1矩形脈沖的特性參數(shù)9.2施密特觸發(fā)器9.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器9.4多諧振蕩器9.5555定時器脈沖的整形脈沖的產(chǎn)生9.1矩形脈沖的特性參數(shù)脈沖幅度Vm脈沖周期T脈沖寬度tW上升時間tr下降時間tf占空比q＝tW/T9.2施密特觸發(fā)器(SchmittTrigger)施密特觸發(fā)器是脈沖整形電路，特點：轉(zhuǎn)折點不同特別陡9.2施密特觸發(fā)器(SchmittTrigger)9.2.1施密特觸發(fā)器電路的工作原理9.2.2施密特觸發(fā)器電路的應用9.2.1施密特觸發(fā)器電路的工作原理1、電路結(jié)構(gòu)圖形符號2、工作原理①當VI＝0時，VO＝VOL≈0VA＝0VIVAVo1Vo當VI使VA＝VTH，G1進入電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，發(fā)生如下正反饋：電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為VO＝VOH≈VDD1002、工作原理0VT+

當VI

時，電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換對應的輸入電平VT+VT+—稱為正向閾值電壓VTH2、工作原理②當VI＝VDD時，VO＝VOL≈VDDVA＝VDD當VI使VA＝VTH，G1進入電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，發(fā)生如下正反饋：電路狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換為VO＝VOL≈0VIVAVo1Vo0112、工作原理

當VI

時，電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換對應的輸入電平VT－VT－—稱為負向閾值電壓VDDVT-R1<R2VTH3、回差電壓VT+—正向閾值電壓VT-—負向閾值電壓回差電壓4、電壓傳輸特性—又稱為滯后特性同相輸出4、電壓傳輸特性—又稱為滯后特性反相輸出回顧特點：輸入信號從低電平上升的過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時對應的輸入電平VT+，與輸入信號從高電平下降的過程中對應的輸入轉(zhuǎn)換電平VT-不同；在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，通過電路內(nèi)部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。例9.2.1VDD=5V,=2.5V,解：9.2.2施密特觸發(fā)器的應用一、用于脈沖整形整形畸變波形二、用于波形變換將周期非脈沖波轉(zhuǎn)換為同周期矩形脈沖三、用于脈沖鑒幅一、用于脈沖整形邊沿較差附加噪聲二、用于波形變換三、用于脈沖鑒幅施密特觸發(fā)器復習：1、特點2、圖形符號3、參數(shù)4、應用9.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

(Monostable

Multivibrator或One-shot)①有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩種不同的工作狀態(tài)；穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)工作過程：特點：②在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，自動返回到穩(wěn)態(tài)；③暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。觸發(fā)脈沖恢復自動翻轉(zhuǎn)一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、電路結(jié)構(gòu)RC微分電路微分電路—輸入窄脈沖CMOS門電路2、工作原理①穩(wěn)態(tài)VI=0，VO=?C兩端沒有壓差，VO=0。②暫穩(wěn)態(tài)VI=，Vd產(chǎn)生正向脈沖VdVO1VI2Vo正反饋如下：VO=VDD同時，C充電。充電③自動翻轉(zhuǎn)C充電④恢復過程VI2VOVO1當VI2＝VTH，VO=0C通過R和G2保護電路向VDD放電恢復到穩(wěn)定狀態(tài)設(shè)：此時Vd已回到低電平充電VTH3、工作波形圖穩(wěn)態(tài)暫穩(wěn)態(tài)恢復脈寬tW4、參數(shù)①脈寬tW—C充電RON《RG1低電平輸出R4、參數(shù)②恢復時間tre③分辨時間td—VO返回低電平后，C放電完畢，電路回到起始穩(wěn)態(tài)的時間。RD1《R、RON，則:tre≈（3～5）RONC—保證電路能正常工作的前提下，允許兩個相鄰觸發(fā)脈沖之間的最小時間間隔。td＝tW

＋tre放電電阻：RD1||R+RON5、應用②脈沖定時&uAuBuCuO①脈沖整形uAuCuBuO單穩(wěn)態(tài)的圖形符號③脈沖延時6、特點：窄脈沖觸發(fā)——VI的脈寬要小于tW；若大于tW

，電路仍能工作，但輸出脈沖的下降沿較差，因為沒有正反饋?？垢蓴_能力差二、TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器—741212、74121功能表0××01111110×11100××1010×101×0V’OVOBA2A1輸出輸入3、74121工作波形4、參數(shù)其中:Note：接法：外接法，下降沿觸發(fā)內(nèi)接法，上升沿觸發(fā)5、分類不可重觸發(fā)—電路進入暫穩(wěn)態(tài)后不能再接收觸發(fā)信號74121、74221、74LS221（1）可重觸發(fā)—電路進入暫穩(wěn)態(tài)后能再接收觸發(fā)信號74122、74123、74LS122、74LS123（）不可重觸發(fā)可重觸發(fā)9.4多諧振蕩器（Astable

Multivibrator）自激振蕩器在接通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號，便能自動產(chǎn)生矩形脈沖；多諧振蕩器矩形波中含有豐富的高次諧波分量。9.4多諧振蕩器（Astable

Multivibrator）9.4.1對稱式和非對稱式多諧振蕩器（正反饋）9.4.2環(huán)形振蕩器（負反饋）9.4.3利用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器9.4.1對稱式和非對稱式多諧振蕩器（正反饋）1、對稱式多諧振蕩器①電路結(jié)構(gòu)VI1V01VI2V02VO1=0，VO2＝1C1充電，C2放電VO1=1，VO2＝0C1放電，C2充電VI2V02VI1V012個暫穩(wěn)態(tài)C1充電01C2放電②工作原理③工作波形C1充電01C2放電2、非對稱式多諧振蕩器當外加頻率為f0時，阻抗最小—信號最容易通過，衰減最少f0—石英晶體的固有諧振頻率把石英晶體接在振蕩電路中，工作頻率也必然為f03、石英晶體多諧振蕩器3、石英晶體多諧振蕩器當石英晶體接在振蕩器上時，工作頻率取決于f0，而與RC無關(guān)。頻率穩(wěn)定度9.4.2環(huán)形振蕩器（負反饋）1、電路結(jié)構(gòu)2、工作原理門電路工作在放大狀態(tài)，不能工作在穩(wěn)定狀態(tài)；利用門電路的傳輸延遲時間實現(xiàn)振蕩?！鏀?shù)個反相器首尾相接而成01012、工作原理T＝6tpdT＝2ntpdn—串聯(lián)反相器的個數(shù)3、特點：②

T太小，頻率太大，T＝2ntpd①電路簡單TTL：ns級CMOS：ns級③

頻率不易調(diào)節(jié)4、改進電路—帶RC延遲的環(huán)形振蕩器G3的輸入保護電阻C的接地端改接到G1的輸出端—提高經(jīng)過RC的延遲時間對TTL注意：RS＋R<RoffRC的延遲時間遠大于門電路本身的傳輸延遲時間，tpd可忽略9.4.3利用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器1、電路結(jié)構(gòu)—使施密特觸發(fā)器工作在滯回區(qū)RC積分電路2、工作波形T1＝？T2＝？T＝？q＝？充電回路放電回路不可調(diào)3、占空比可調(diào)電路充電回路放電回路9.5555定時器555定時器特點：數(shù)－模混合集成電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器型號多雙極型最后三位：555（556）CMOS產(chǎn)品型號：7555（7556）有較大的負載電流555：電源電壓4.5～16V，負載電流200mA7555：電源電壓3～18V，負載電流4mA9.5555定時器9.5.1555定時器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理9.5.2用555定時器接成施密特觸發(fā)器9.5.3用555定時器接成多諧振蕩器9.5.4用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器外接固定電壓VCO閾值端TH觸發(fā)端TR’VODVCC輸出端VO接地端置0端1、CB555的圖形符號9.5.1555定時器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理2、CB555的電路結(jié)構(gòu)分壓電路比較器SR鎖存器緩沖輸出放電三極管TD異步置0外接固定電壓閾值端觸發(fā)端輸入輸出RDvI1vI2voTD狀態(tài)0××低導通1

低導通1

不變不變1

高截止1

高截止3、CB555的功能表9.5.2用555定時器接成施密特觸發(fā)器VIVCCVO1、方法①將VI1、VI2扭在一起②在5端口加增加參考電壓的穩(wěn)定性2、工作原理VIVCCVOV0＝VOHV0＝VOH，保持不變V0＝VOL0VIV0

①當時，②當

時，③當時，2、工作原理VIVCCVOV0＝VOLV0＝VOL，保持不變V0＝VOH

①當時，②當

時，③當時，0VIV0當由VCO提供時，則：0VIV03、參數(shù)9.5.3用555定時器接成多諧振蕩器1、方法

①先構(gòu)成施密特觸發(fā)器;

②加R2在VI和VO之間，VI和地之間接C;

為減少VO反相器的負載，將R1和TD構(gòu)成反相器，將VOD等效于VO。>50%C充電C放電2、工作波形3、調(diào)q電路—改變充放電電路3、調(diào)q電路—改變充放電電路充電放電充電經(jīng)過R1放電經(jīng)過R29.5.4用555定時器接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、方法①將VI接在VI2端，②VOD上接R到VCC，并接入VI1，③VOD對地接C。2、工作原理③自動翻轉(zhuǎn)V0＝0；V0＝1；

①穩(wěn)態(tài)VI＝1，

②暫穩(wěn)態(tài)VI＝0，C充電到,V0=0；④恢復過程C放電到0電壓。C充電C放電負脈沖觸發(fā)單