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(shí)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(diǎn)之一是：它的工作信號(hào)是離散時(shí)間的脈沖信號(hào)。最常用的脈沖信號(hào)是方波(矩形波)。如何產(chǎn)生方波以及對(duì)不理想的方波如何整形，是本章討論的重點(diǎn)。2§6.2單脈沖的產(chǎn)生+VCCFS按鈕按放一次，便產(chǎn)生一個(gè)單脈沖。

但是，由于按鈕S機(jī)械動(dòng)作經(jīng)常伴有抖動(dòng)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(dòng)作。因此，這個(gè)電路沒(méi)有實(shí)用價(jià)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(chēng)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(mén)電路的傳輸延遲時(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與非門(mén)首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)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(lái)表示,則為:0tuo3優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,所用元件少。缺點(diǎn):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(shí)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(shuō)明其工作原理:70tuo0tuo20tuo10tuAUT123RRS100CAuo1uouo2當(dāng)uA=UT時(shí)，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(shí),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u(píng)A上跳，然后uA開(kāi)始下降電流方向13123RRS100CAuo1uouo2T0tuo0tuo20tuo10tuAUTU輸出信號(hào)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(zhǔn)信號(hào).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(jiǎn)稱(chēng)單穩(wěn)。它的突出特點(diǎn)是:輸出端只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),另一個(gè)狀態(tài)則是暫穩(wěn)態(tài).加入觸發(fā)信號(hào)后,它可以由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài),但是,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后,它又會(huì)自動(dòng)返回原來(lái)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(dòng)返回學(xué)習(xí)的重點(diǎn):為什么會(huì)自動(dòng)返回?需多少時(shí)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(fù)跳變;但uA不能突變，uo2立即下跳。在ui脈沖到來(lái)以前，uo1是高電平，uo2是高電平。19uo1uo2RC12uiA0111uA0tUTuo20t0tuiuo10tt1t3

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

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

(a)(b)具體的道理請(qǐng)參見(jiàn)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(xiě)在后:集成化的單穩(wěn)組件的類(lèi)型很多,以下以74LS123為例,作為介紹對(duì)象。23CLRABQQ說(shuō)明000000011111111穩(wěn)態(tài)觸發(fā)74LS123功能表2574LS123包括兩個(gè)獨(dú)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(shí)電阻(RT)和定時(shí)電容(CT)決定。單穩(wěn)的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻決定于A(yíng)、B、CLR三個(gè)輸入相與的結(jié)果，具體參見(jiàn)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(shí)，脈寬tW應(yīng)為：tW=0.45RTCT

2.在清零端(CLR)加清0負(fù)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(shí)控制、定時(shí)順序控制等等。例如“延時(shí)控制”利用單穩(wěn)可以取得延時(shí)作用,延長(zhǎng)的時(shí)間可以通過(guò)R、C調(diào)節(jié)。請(qǐng)看下例:29QAQCQBQDCPCLRRS0S1QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194(1)74LS194(2)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位輸入DW1DW2時(shí)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(kāi)始32§6.5555定時(shí)器的原理和應(yīng)用

555定時(shí)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(fù)載能力較強(qiáng),目前得到了非常廣泛的應(yīng)用。15.5.1555定時(shí)器的工作原理

555定時(shí)器的內(nèi)部電路包括以下幾部分:一個(gè)由三個(gè)相等電阻組成的分壓器;兩個(gè)電壓比較器:A1、A2;一個(gè)RS觸發(fā)器;一個(gè)反相器和一個(gè)晶體管T。具體的結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(gè)電阻構(gòu)成的分壓器給兩個(gè)比較器提供基準(zhǔn)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(shí)器的應(yīng)用(1).雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:微電機(jī)起動(dòng)停車(chē)控制電路。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機(jī)555S1:起動(dòng)按鈕S2:停車(chē)按鈕404816235S2S1RRCVCCTHTRM微電機(jī)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(dòng)按鈕

S1

,則TR<VCC/3;未按S2,

當(dāng)然TH<2VCC/3,故uo

=1,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。即使放開(kāi)S1

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

如果僅按下按鈕

S2

,TH>2VCC/3,未按S1,當(dāng)然TR>VCC/3,這時(shí)uo=0,電機(jī)停止運(yùn)行。

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

按鈕S處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)：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(huì)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(guò)程可以看出:按鈕每按動(dòng)一次,uo便輸出一個(gè)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(xiàn)圈不通電J的結(jié)點(diǎn)不動(dòng)作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅紅燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間TWTW=1.1RTCT47(3).多諧振蕩器:簡(jiǎn)易電子琴電路48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC0tuouC0tVCC/32VCC/3首先說(shuō)明如何用555定時(shí)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(shí)uo=1,555內(nèi)的晶體管T截止,電源通過(guò)R1和R2對(duì)電容C充電。uC0tVCC/32VCC/30tuo在uC沒(méi)有充電到2VCC/3之前,