脈沖波形的整形課件

第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形§6.1概述

§6.3連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生§6.2單脈沖的產(chǎn)生§6.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器§6.5555定時器的原理和應(yīng)用1§6.1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§6.2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。3§6.3連續(xù)矩形脈沖波的產(chǎn)生矩形波發(fā)生器又稱多諧振蕩器。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)只討論后一種電路。15.3.1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:&&&321uo3uo2uo15&&&321uo3uo2uo1設(shè)uo3的初始狀態(tài)為0:010101用波形圖來表示,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。6123RRS100CAuo1uouo2321uo3uo2uo1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:下面將結(jié)合它的工作波形說明其工作原理:70tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2當(dāng)uA=UT時，uo反轉(zhuǎn)，uo1、uo2也一起反轉(zhuǎn)。9123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUT由于電容電壓不能突變,當(dāng)uo1發(fā)生下跳時,uA有一突變。U10123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTUuo1>uo2，電容充電,uA上升。只要uA<UT，uo就不反轉(zhuǎn)。11123RRS100CAuo1uouo20tuo0tuo20tuo10tuAUTU由于uo1上跳，電容電壓不能突變，所以uA上跳，然后uA開始下降電流方向13123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU輸出信號的周期近似為:T=2.2RC146.3.2RC耦合式振蕩器12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo10t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUT1512R1R2C1C2uo石英晶體(c)石英晶體振蕩器常用作數(shù)字系統(tǒng)的基準信號.為獲得穩(wěn)定的振蕩頻率,可在振蕩電路中串接石英晶體,組成石英晶體振蕩器,如圖(c)所示.12R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1(a)12R1R2C1C2uo2uo1(b)17§6.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡稱單穩(wěn)。它的突出特點是:輸出端只有一個穩(wěn)定狀態(tài),另一個狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài).加入觸發(fā)信號后,它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài),但是,經(jīng)過一定時間以后,它又會自動返回原來的穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)自動返回學(xué)習(xí)的重點:為什么會自動返回?需多少時間?186.4.1積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理uo1uo2RC12uiA0tuiuo1uAuo20t0t0tt1當(dāng)ui發(fā)生正跳變后,uo1跟著負跳變;但uA不能突變，uo2立即下跳。在ui脈沖到來以前，uo1是高電平，uo2是高電平。19uo1uo2RC12uiA0111uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t3

回答:有!…...討論:對uA的放電快慢有無約束?t2若C的放電太慢，在t1~t3期間,變量uA>UT

,失去對uo2低電平寬度的控制作用，必須改進電路!21uo1uo2RC12uiAuo1uo2RC12uiA&ui,34uo4

(a)(b)具體的道理請參見有關(guān)教材。226.4.2集成單穩(wěn)組件介紹它的管腳圖和功能表分別列寫在后:集成化的單穩(wěn)組件的類型很多,以下以74LS123為例,作為介紹對象。23CLRABQQ說明000000011111111穩(wěn)態(tài)觸發(fā)74LS123功能表2574LS123包括兩個獨立的單穩(wěn),各管腳以字頭1、2相區(qū)別。單穩(wěn)輸出脈沖的寬度，主要由外接的定時電阻(RT)和定時電容(CT)決定。單穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)時刻決定于A、B、CLR三個輸入相與的結(jié)果，具體參見它的功能表。2674LS123輸出脈沖的寬度有三種控制方法:1.基本脈沖寬度由外接電阻(RT)、電容(CT)決定，當(dāng)CT>1000PF時，脈寬tW應(yīng)為：tW=0.45RTCT

2.在清零端(CLR)加清0負脈沖,可提前終止輸出脈沖,如下圖所示:tWCLRQ單位RT：k,CT:pF,tW:nS276.4.3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”利用單穩(wěn)可以取得延時作用,延長的時間可以通過R、C調(diào)節(jié)。請看下例:29QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194(1)74LS194(2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位輸入DW1DW2時鐘30CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3用波形圖表示如下:31CPABCDEFGHQ1Q2t0t1t2t3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32§6.5555定時器的原理和應(yīng)用

555定時器是將模擬電路和數(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。15.5.1555定時器的工作原理

555定時器的內(nèi)部電路包括以下幾部分:一個由三個相等電阻組成的分壓器;兩個電壓比較器:A1、A2;一個RS觸發(fā)器;一個反相器和一個晶體管T。具體的結(jié)構(gòu)見后圖。33RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR34RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRR12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD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~18V35RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR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。首先討論上圖中加彩色部分的電路的工作原理。36101000閾值端觸發(fā)端THTRRS比較的結(jié)果2VCC/3小于2VCC/3小于VCC/3大于VCC/3小于VCC/3大于大于2VCC/3SR++--A1A2VCCTHCOTR876521RRR閾值端觸發(fā)端37RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR晶體管TRSQuo100100保持0110保持保持導(dǎo)通截止RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS觸發(fā)器功能表附錄:38綜合以上的分析結(jié)果,便可得到555的功能表:閾值端觸發(fā)端THTR2VCC/3VCC/3大于大于2VCC/32VCC/3VCC/3VCC/3小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止RSQQ++--A1A2VCCTHCOTRDuoRD87645321RRRT396.5.2555定時器的應(yīng)用(1).雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:微電機起動停車控制電路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555S1:起動按鈕S2:停車按鈕404816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機555uo閾值端觸發(fā)端THTR大于大于小于小于小于大于保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止VCC/32VCC/3VCC/32VCC/32VCC/3VCC/3僅按下起動按鈕

S1

,則TR<VCC/3;未按S2,

當(dāng)然TH<2VCC/3,故uo

=1,電機轉(zhuǎn)動。即使放開S1

,TR>VCC/3,TH<2VCC/3,uo保持為1,電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

如果僅按下按鈕

S2

,TH>2VCC/3,未按S1,當(dāng)然TR>VCC/3,這時uo=0,電機停止運行。

如果松開S2,電機仍不轉(zhuǎn)動。41(2).單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:洗相曝光定時器48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開,則ui=1;若S合上,則ui=0。0t0t0tuiuCTuo2VCC/3TW4248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS若S打開,則ui=1;若S合上,則ui=0。0tuiTH>2VCC/3,TR>VCC/3

按鈕S處于打開狀態(tài)時：uo=0,555內(nèi)的管T導(dǎo)通,

電容CT被短路,TH=0.3V。0tuCT2VCC/30tuo4348162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo按一下S,TR<VCC,已有TH<2VCC/3,故uo=1,555內(nèi)的管T截止,CT將被充電,……只要uCT尚未充至2VCC/3,uo的狀態(tài)就不會變化。4448162357uouiVCCRRTCTDTHTRS一旦uCT>2VCC/3,且已

有

TR>VCC/3,uo=0;555內(nèi)的晶體管T也由截止變成導(dǎo)通,電容CT迅速放電而變成0V。0tui0tuCT2VCC/30tuo4548162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0tui0tuCT2VCC/30tuo由以上過程可以看出:按鈕每按動一次,uo便輸出一個正脈沖,其寬度TW由RTCT決定。4648162357uouiVCCRRTCTDTHTRSJJ~紅白D1D2按一下按鈕

S未按uo0J的線圈不通電J的結(jié)點不動作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅紅燈亮的時間即為曝光時間TWTW=1.1RTCT47(3).多諧振蕩器:簡易電子琴電路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3首先說明如何用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器:輸出波形4848162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC設(shè)電容C原先未充電,故TH=TR<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。uC0tVCC/32VCC/30tuo在uC沒有充電到2VCC/3之前,