數(shù)字電路第五章脈沖信號的產(chǎn)生與整形課件

第五章脈沖信號的產(chǎn)生與整形§5.1概述§5.2單脈沖的產(chǎn)生§5.3多諧振蕩器§5.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器§5.5555定時器及其應(yīng)用§5.1概述數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之一是：它的工作信號是離散時間的脈沖信號。最常用的脈沖信號是方波(矩形波)。如何產(chǎn)生方波以及對不理想的方波如何整形，是本章討論的重點?！?.2單脈沖的產(chǎn)生+VCCFS按鈕按放一次，便產(chǎn)生一個單脈沖。

但是，由于按鈕S機械動作經(jīng)常伴有抖動現(xiàn)象，使得輸出的方波很不理想，毛刺很大。這樣的方波用到數(shù)字系統(tǒng)中很容易引起誤動作。因此，這個電路沒有實用價值。§5.3多諧振蕩器多諧振蕩器,它可以由分立元件構(gòu)成，也可以由集成電路構(gòu)成，本節(jié)只討論由集成電路構(gòu)成多諧振蕩器。5.3.1環(huán)形振蕩器利用邏輯門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個與非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個簡單的環(huán)形振蕩器:&&&321uo3uo2uo1設(shè)uo3的初始狀態(tài)為0:010101用波形圖來表示uo3，則為：0tuo3優(yōu)點:電路結(jié)構(gòu)簡單，所用元件少。缺點:

頻率太高，并且不可調(diào)整。&&&321uo3uo2uo1工作原理：01100改進方法：在原電路的基礎(chǔ)上添加RC延時電路，便可以克服上圖的不足。&&&321uo3uo2uo1A123RRS100Cuo1uouo2A123RRS100Cuo1uouo2T輸出信號的周期近似為:T=2.2RCt0tuo0tuo20tuo10uAUT5.3.2RC耦合式振蕩器0t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUTR212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1

微分電路該電路有兩個缺點:1.不容易起振;2.電路振蕩頻率的穩(wěn)定性較差,容易受溫度、元件性能、電源波動等因素的影響。為便于起振，將兩個電阻改接成如圖(b)示。(a)R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1(b)只要適當選擇它們的大小，使兩個與非門的靜態(tài)工作點均處于轉(zhuǎn)移特性的中點，起振便比較容易。石英晶體的化學(xué)成分是SiO2,晶格結(jié)構(gòu)為各向異性，是一種具有壓電效應(yīng)的晶體。由石英晶體的阻抗與頻率特性曲線可見石英晶體的選頻特性很好。fXX>0感性X<0容性0石英晶體的阻抗與頻率特性石英晶體的等效電路在晶體切片的兩個對應(yīng)面上加上交變電壓時,晶體會出現(xiàn)機械變形振動并產(chǎn)生交變電場,這種現(xiàn)象就是壓電效應(yīng)。當外加電壓的頻率與晶體的固有頻率相同時,其機械變形的幅度和交變電場幅度就都達最大,發(fā)生壓電諧振。晶體的固有頻率：取決於晶體的幾何尺寸。壓電效應(yīng):石英晶體振蕩器常用作數(shù)字系統(tǒng)的基準信號。uo12R1R2C2C1石英晶體其振蕩頻率主要取決于石英晶體的固有頻率5.4.1積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理0tuiuo1uAuo20t0t0tt1在ui脈沖到來以前，uo1是高電平，uo2是高電平。Auo1uo2RC12uiui

正跳變uo1負跳變

uA不突變C放電uA下降直到UTuo2負跳變uo2上跳；uA繼續(xù)下降UTAuo1uo2RC12ui

回答:有!…...討論：對uA的放電快慢有無約束?t30tuiuo1uAuo20t0t0tt1UTt2原因：若C的放電太慢，在t1~t3期間，變量uA>UT,在圖中所示的情況下，uo2的上升邊將由ui的下降邊控制，故必須改進電路!(a)Auo1uo2RC12ui(b)uo1uo2RC12uiA&ui'34uo4

5.4.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)的應(yīng)用多種多樣，如：整形、延時控制、定時順序控制等等。例如“延時控制”:QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194(1)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位輸入DW1DW2時鐘QAQCQBQDCPCLRRS0S174LS194(1)R1、C1、R2、C2用于調(diào)節(jié)延長的時間。CPABCDEFGHQ1Q2t1t0t2t3用波形圖表示如下:移位寄存器清零H燈上升沿觸發(fā)Q1Q1的下降沿觸發(fā)Q2移位寄存器串行輸入為1循環(huán)重新開始§5.5555定時器及其應(yīng)用555定時器的特點：是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件。它使用方便，帶負載能力較強，目前得到了非常廣泛的應(yīng)用。5.5.1555定時器的工作原理首先介紹555定時器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定時器的內(nèi)部電路圖12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD電源放電閾值電控壓制地觸發(fā)輸出復(fù)位電源電壓范圍:4.5V~18V三個電阻構(gòu)成的分壓器給兩個比較器提供基準電壓:A1的為2VCC/3,A2的為VCC/3。RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR閾值端觸發(fā)端RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS觸發(fā)器功能表101000閾值端觸發(fā)端THTRRS比較的結(jié)果<2VCC

/3<2VCC

/3>VCC

/3<VCC

/3>VCC

/3>2VCC

/3TQuo保持0110保持保持導(dǎo)通截止RD閾值端觸發(fā)端THTR<2VCC

/3>VCC

/3>2VCC

/3<2VCC

/3<VCC

/3>VCC

/3保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555的功能表VCC

/32VCC

/3例2：

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:微電機起動停車控制電路。S1

:起動按鈕S2

:停車按鈕4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555按下啟動按鈕S1（未按S2）

即使放開S1,UTR、UTH仍滿足上述條件，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。這時如果松開S2,電機仍不轉(zhuǎn)動。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555啟動過程：停車過程：故uo=1,電機轉(zhuǎn)動。按下停車按鈕S2（未按S1）

故uo=0,電機停轉(zhuǎn)。例2：

雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:微電機起動停車控制電路改進。S1

:起動按鈕S2

:停車按鈕4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555例3：

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:洗相曝光定時器。若S打開。輸出總為048162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0t0tuCTuo若合閘時輸出為0，將保持0若合閘時輸出為1，輸出會自動回到零0t0tuCTuoui0t48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS由以上分析可以看出：按鈕每按動一次，uo便輸出一個正脈沖,其寬度TW

由RTCT決定。按下S<<uo=1T截止C充電松開S>>自動返回<>JJ~紅白D1D248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS洗相曝光定時器按一下按鈕

S未按uo0J的線圈不通電J的接點不動作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅白燈亮的時間即為曝光時間TW

。TW

=1.1RT

CT按著S忘了松手,會怎麼樣?例4：

多諧振蕩器:簡易電子琴電路0tuouC0t前面例1已說明了如何用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器:48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC設(shè)電容C原先未充電,故UTH=UTR<VCC/3,此時uo=1，555內(nèi)的晶體管T截止,電源通過R1和R2對電容C充電。在uC沒有充電到2VCC/3之前，uo

保持1不變。48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC一旦uC充至2VCC/3，則UTH=UTR>2VCC/3,立即uo=0,同時555內(nèi)的管T導(dǎo)通，電容C經(jīng)R2

7#管腳T1#管腳放電一直至VCC/3，使得uo回到1，進入循環(huán)......t0uouC0t48162357R