《脈沖波形的整形》PPT課件.ppt

1、（6-1）,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,6.5 555定時(shí)器的原理和應(yīng)用,（6-2）,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)。,（6-3）,6.2 單脈沖的產(chǎn)生,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)電路沒有實(shí)用價(jià)值。,（6-4）,正常時(shí)，

2、不按按鈕，Q0；,按下按鈕時(shí)，鎖定器翻轉(zhuǎn)，Q1；,松開按鈕后，回到Q0。,（6-5）,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(shí)間，將奇數(shù)個(gè)與非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器:,（6-6）,設(shè) uo3 的初始狀態(tài)為0:,0,1,0,1,0,1,用波形圖來表示,則為:,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。,（6-7）,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)合它的工作波形說明其工作原理:,（

3、6-8）,假設(shè)：開始時(shí)uo=0,電容上的電流， uA下降,uAUT時(shí)，uo不反轉(zhuǎn)。,（6-9）,當(dāng)uA=UT時(shí)，uo反轉(zhuǎn)，uo1、uo2也一起反轉(zhuǎn)。,（6-10）,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。,（6-11）,uo1uo2，電容充電,uA上升。,只要uAUT，uo就不反轉(zhuǎn)。,（6-12）,當(dāng)uA=UT 時(shí)，uo、uo1、uo2反轉(zhuǎn),（6-13）,由于uo1上跳，電容電壓不能突變，所以u(píng)A上跳，然后uA開始下降,（6-14）,輸出信號(hào)的周期近似為:,T = 2.2 RC,（6-15）,6.3.2 RC耦合式振蕩器,（6-16）,這個(gè)電路有兩個(gè)缺點(diǎn):,一是不容易起振;

4、,二是電路振蕩頻率的穩(wěn)定 性較差,容易受溫度、元件性能、電源波動(dòng)等因素的影響。,( a ),( b),為便于起振,將兩個(gè)電 阻改接成如圖( b)示,只要適當(dāng)選擇它們的大小,使兩個(gè)與非門的靜態(tài)工作點(diǎn)均處于放大區(qū),起振便比較容易.,（6-17）,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.,（6-18）,6.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器簡(jiǎn)稱單穩(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)過一定時(shí)間以后,它又會(huì)自動(dòng)返回原來的

5、 穩(wěn)定狀態(tài)。,（6-19）,6.4.1 積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理,t1,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脈沖到來以前，uo1是高電平，uo2是高電平。,（6-20）,uo1下跳后，C放電，uA下降。,UT,uA=UT時(shí)，uo2上跳。,之后uA繼續(xù)下降。,（6-21）,回答: 有! .,t2,若C的放電太慢，在 t1 t3 期間, 變 量 uAUT , 失 去對(duì) uo2 低電平寬度的控制作用，必須改進(jìn)電路!,（6-22）,( a ),( b ),具體的道理請(qǐng)參見有關(guān)教材。,（6-23）,6.4.2 集成單穩(wěn)組件介紹,它的管腳圖和功能表分

6、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(duì)象。,（6-24）,74LS123管腳圖,（6-25）,74LS123功能表,（6-26）,74LS123 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、B、CLR 三個(gè)輸入 相與的結(jié)果，具體參見它的功能表。,（6-27）,74LS123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 = 0.45 RT C

7、T,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:,CLR,Q,單位 RT：k,CT:pF,tW:nS,（6-28）,3. 通過在 A 端或 B 端加再觸發(fā)脈沖, 可使輸出脈沖的寬度加寬:,由于這種單穩(wěn)可以通過加再觸發(fā)脈沖增大輸出脈沖的寬度,所以,它被稱為可再觸發(fā)式單穩(wěn)。,（6-29）,6.4.3 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 R、C調(diào)節(jié)。請(qǐng)看下例:,（6-30）,（6-31）,t0,t1,t2,t3,用波形圖表示如下:,（6-32）,用波形圖

8、表示如下:,移位寄存器清零,移位寄存器串行輸入為1,循環(huán)重新開始,（6-33）,6.5 555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。,15.5.1 555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)見后圖。,（6-34）,（6-35）,（6-36）,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

9、。,首先討論上圖中加彩色部分的電路的工作原理。,（6-37）,1,0,1,0,0,0,閾值端,觸發(fā)端,（6-38）,附錄:,（6-39）,綜合以上的分析結(jié)果,便可得到555的功能表:,（6-40）,6.5.2 555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)停車控制電路。,S1 : 起動(dòng)按鈕,S2 : 停車按鈕,（6-41）,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 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

10、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 S2 , 電機(jī)仍不轉(zhuǎn)動(dòng) 。,（6-42）,(2). 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 洗相曝光定時(shí)器,若S打開 , 則 ui = 1 ;,若S合上 , 則 ui = 0 。,（6-43）,TH 2VCC /3 , TR VCC /3,按鈕 S 處于打開狀態(tài)時(shí)：,uo = 0 , 555內(nèi)的管T導(dǎo)通 , 電容 CT 被短路, TH =0.3V 。,（6-44）,按一下 S , TR VCC ,已有 TH 2VCC /3 , 故 uo = 1 , 555 內(nèi)的管 T 截止 ,

11、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 。,（6-45）,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。,（6-46）,由以上過程可以看出 : 按鈕每按動(dòng)一次 , uo 便輸出一個(gè)正脈沖,其寬度 TW 由 RT CT 決定 。,（6-47）,紅燈亮的時(shí)間即為曝光時(shí)間 TW,TW = 1.1 RT CT,（6-48）,(3). 多諧振蕩器: 簡(jiǎn)易電子琴電路,首先說明如何用555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器:,輸出波形,（6-49）,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 R1 和 R2 對(duì)電容 C 充電。,在 uC 沒有充電到 2VCC /3 之前, uo 保持 1 不變。,（6-50）,在 uC 沒有充電到