數(shù)字電路與系統(tǒng) （第4版） 課件【ch06】脈沖波形的產(chǎn)生與變換

脈沖波形的產(chǎn)生與變換第六章集成電路科學(xué)與工程系列教材數(shù)字電路與系統(tǒng)(第4版)矩形脈沖信號(hào)的基本參數(shù)0101矩形脈沖信號(hào)的基本參數(shù)按照波形的不同，脈沖波形可分為矩形波、梯形波與鋸齒波等。數(shù)字電路中使用的脈沖信號(hào)大多是按一定電壓幅度與一定時(shí)間間隔(周期)產(chǎn)生的矩形波，其理想波形如圖6.1所示。在同步時(shí)序電路中，作為時(shí)鐘信號(hào)的矩形脈沖控制和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。因此，時(shí)鐘脈沖的特性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常工作。555定時(shí)器0202555定時(shí)器555定時(shí)器應(yīng)用極為廣泛，是一種模擬、數(shù)字混合式中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活方便，只要在555定時(shí)器芯片外部某些引腳處加上適當(dāng)?shù)碾娮?、電容等定時(shí)元件，就可以方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路，從而組成脈沖波形的產(chǎn)生與變換電路。該器件的電壓范圍為3~18V,常用型號(hào)為NE555、C7555或5G555,可提供與TTL、CMOS電路兼容的邏輯電平。圖6.2給出了555定時(shí)器的芯片內(nèi)部電路圖、引腳圖及符號(hào)圖。02555定時(shí)器施密特觸發(fā)器0303施密特觸發(fā)器555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將555定時(shí)器的值輸入端(6腳)和觸發(fā)輸入端(2腳)接在一起作為電路輸入端,放電端(7腳)通過(guò)上拉電阻Rl接到電源Vdd，Vco(5腳)懸空，即可構(gòu)成如圖6.4(a)所示的施密特觸發(fā)器。當(dāng)Vi加入如圖6.4(b)所示的三角波時(shí)，555輸出端就會(huì)得到整形后的矩形脈沖波形。03施密特觸發(fā)器555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器03施密特觸發(fā)器門(mén)電路構(gòu)成的施密特觸發(fā)器將兩級(jí)CMOS反相器G1、G2串接，同時(shí)通過(guò)分壓電阻R1、R2把輸端的電反饋到輸入端，可以構(gòu)成如圖6.5所示的施密特觸發(fā)器電路。最大項(xiàng)與最小項(xiàng)的關(guān)系TTL集成施密特觸發(fā)器74LS132是一種典型的集成施密特觸發(fā)器,其內(nèi)部包括4個(gè)相獨(dú)立的兩輸入施密特觸發(fā)器與非門(mén)。圖6.7為T(mén)TL集成施密特發(fā)器74LS132的芯片引腳圖邏輯符號(hào)圖和一個(gè)施密特與非門(mén)的電路圖。電路由輸入級(jí)、施密特電路級(jí)(中間級(jí))和輸出級(jí)三部分組成。輸入級(jí)是兩輸入的二極管與門(mén)電路:中間級(jí)是具有回差特性的施密特觸發(fā)器;輸出級(jí)具有邏輯非的功能。集成施密特觸發(fā)器03施密特觸發(fā)器最大項(xiàng)與最小項(xiàng)的關(guān)系03施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器最大項(xiàng)與最小項(xiàng)的關(guān)系1.脈沖波形整形利用施密特觸發(fā)器，可對(duì)畸變了的波形進(jìn)行整形，得到有理想上升沿、下降沿的矩形波。2.波形變換利用施密特觸發(fā)器的回差特性，可將正弦波等緩慢變化的波形變換成矩形脈沖。3.幅度鑒別幅度鑒別是從一連串幅度不等的波形中，利用施密特觸發(fā)器的回差特性，鑒別出幅度較大的波形來(lái)。施密特觸發(fā)器的應(yīng)用03施密特觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器0404單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.14示出了由TTL與非門(mén)及定時(shí)元件R、C構(gòu)成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及工作波形。TTL與非門(mén)組成的微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器根據(jù)電路的工作狀態(tài)，集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可分為非重復(fù)觸發(fā)和可重復(fù)觸發(fā)兩種。1.非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，是指單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在觸發(fā)信號(hào)作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，不再受新的觸發(fā)信號(hào)的影響。74121是一個(gè)具有施密特觸發(fā)器輸入的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，對(duì)觸發(fā)信號(hào)的沿要求不高。圖6.17示出了非重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)引腳圖和慣用符號(hào)。圖6.18為74121的工作波形圖。74121的功能表見(jiàn)表6.2。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，是指單穩(wěn)態(tài)在觸發(fā)信號(hào)作用下進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，仍能觸發(fā)信號(hào)，重新開(kāi)始暫穩(wěn)態(tài)。圖6.19給出了可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74122的國(guó)際標(biāo)引腳圖和慣用符號(hào)。圖6.20為74122的工作波形圖，表6.3為74122的功能表。集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)后由穩(wěn)態(tài)進(jìn)入了暫穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)工時(shí)間后自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)的特性，在脈沖整形、定時(shí)或延時(shí)方面得到廣泛應(yīng)用。1.脈沖整形及變換利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以將脈沖波形展寬，如圖6.22(a)所示;也可以將脈沖波形變窄，如圖6.22(b)所示;還可以將不規(guī)則波形變成矩形脈沖，如圖6.22(c)所示。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2.定時(shí)04單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3.延時(shí)多諧振蕩器0505多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，其特點(diǎn)如下。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài);多諧振蕩器不需外加觸發(fā)信號(hào)，接通電源后就能產(chǎn)生一定頻率和幅值的矩形脈沖輸出。本節(jié)介紹555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器、TTL與非門(mén)構(gòu)成的多諧振蕩器、石英晶體振蕩器以及用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器。多諧振蕩器的符號(hào)圖如圖6.30所示。最大項(xiàng)與最小項(xiàng)的關(guān)系555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器05多諧振蕩器最大項(xiàng)與