数电讲座-脉冲波形的产生与整形

脉冲波形的产生与整形1概述2施密特触发器3单稳态触发器4多谐振荡器5555定时器及其应用一、矩形脉冲的获取方法1.利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲；2.通过各种整形电路把已有的周性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。1概述9.1概述（1）tU(V)T0.5VomtW0.9Vom0.1VomtrtfVom二、矩形脉冲的主要参数占空比q＝tw／T。9.1概述（2）一、施密特触发器的工作特点1、输出从低电平跳到高电平时对应的输入电平，与输出从高电平跳到低电平时对应的输入电平不同，电路有两个不同的阈值电压。2、在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。2施密特触发器9.2施密特触发器（1）二、门电路组成的施密特触发器11V`iR1G2G1R2Vo1VoVi1、Vi=0时，Vi`=0，Vo1=1，Vo=0；电路正常工作条件：R1R2；电路通过R2引入正反馈。9.2施密特触发器（2）11V`iR1G2G1R2Vo1VoVi2、vI从0逐渐升高到VDD时ViRRRiV212`9.2施密特触发器（3）11V`iR1G2G1R2Vo1VoVi3、vI从0逐渐升高并达到v’I=VTH引发的正反馈过程v’IvO1vOVRRVRRRVTHTHT)1(21221THTVVRRRViRRRiV212212`9.2施密特触发器（4）4、分析vI从高电平VDD逐渐下降并达到v’I=VT-引发的正反馈过程：v’IvO1vOVRRVTHT)1(21VRRVVVTHTTT2129.2施密特触发器（5）9.2施密特触发器（6）三、施密特触发器的应用9.2施密特触发器（7）一、单稳态触发器的工作特点1、它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；2、在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于具备这些特点．单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)以及定时(产生固定时间宽度的脉冲信号)等。3单稳态触发器9.3单稳态触发器（1）二、微分型单稳态触发器单稳态触发器的哲稳态通常都是靠RC电路的充、放电过程来维持的。根据RC电路的不同接法(即接成微分电路形式或积分电路形式)，又把单稳态触发器分为微分型和积分型两种。9.3单稳态触发器（2）1、工作原理：1）稳态：没有触发电平，vI为低电平，vO为低电平，vO1为高电平，电容C上没有电压。2）稳态至暂稳态：当vI正跳变，vO1由高电平到低电平，vI2为低电平，于是vO为高电平。即使vI触发信号撤除，由于vO的作用，vO1仍然为低电平。9.3单稳态触发器（3）3)暂稳态：电容C充电，vI2升高，当vI2=VTH时，电路引入正反馈过程4)暂稳态至稳态及恢复过程：最终vO=0，vO1=1，vI2跟随跳变，电容放电至vI2=VDD进入稳态。9.3单稳态触发器（4）2、电路的电压波形9.3单稳态触发器（5）RCRCRCVVVtTHDDDDw69.02ln0ln3、主要参数：脉冲宽度9.3单稳态触发器（6）三、积分型单稳态触发器1、工作原理稳态：稳态下当vI=0，G1、G2同时截止，vO1、vA、vO均为高电平。当输入正脉冲后，G1导通，vO1产生负跳变，由于电容电压不能突变，G2导通，使vO=vO1，电路进入暂稳态。暂稳态：在暂稳态随着电容放电，当vA=VTH时，G2截止，vO回到高电平，待输入信号回到低电平，G1又截止，电容又开始充电，经过恢复时间tre以后，电路达到稳态。9.3单稳态触发器（7）2、工作电压的波形RCRCRCVVtTHDDw69.02lnln003、主要参数：脉冲宽度9.3单稳态触发器（8）多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号能自动地产生矩形脉冲。一、对称式多谐振荡器4多谐振荡器9.4多谐振荡器（1）9.4多谐振荡器（2）第一暂稳态：电路最初vO1=0、vO2=1，电容C1充电,C2放电，C1经R1和RF2两条支路充电，所以充电速度较快。当vI2=VTH时，vO1增大，vO2减小，电路进入第二暂稳态。第二暂稳态：vO1=1、vO2=0，电容C2充电,C1放电，当vI1=VTH时，使vO1减小，vO2增大，电路返回第一暂稳态。9.4多谐振荡器（3）CROHOHCRFTHIKFVVVVT3.1ln29.4多谐振荡器（4）二、石英晶体多谐振荡器9.4多谐振荡器（5）电压比较器C1、C2集电极开路放电三极管5555定时器及其应用一、555定时器的结构及工作原理1、555定时器的电路结构基本RS触发器分压器9.5555定时器及其应用（1）GNDVI2VORDVCCVO`VI2VCOV，VV，VVV）V，VV，VVRRCOCCRCCRCO2123132)12121时当悬空时当9.5555定时器及其应用（2）2、工作原理（CB555定时器的功能表）输入输出vI1vI2vOTD状态RD0××0导通1VR1VR20导通1×VR21截止1VR1VR2保持保持9.5555定时器及其应用（3）9.5555定时器及其应用（4）VCOVI1VOVI2555VO`+Vi-+Vo-2、工作原理1）VI从0逐渐升高的过程：当Vi=0时，故VO=VCC；当VR2ViVR1时，故VO保持不变；当ViVR1后，故VO=0。因此，VT+=VR1二、用555定时器接成的施密特触发器1、电路联接9.5555定时器及其应用（5）VCOVI1VOVI2555VO`+Vi-+Vo-2）VI从VCC逐渐降低的过程：当Vi=VCC时，故vO=0V；当VR2ViVR1时，故VO保持不变；当ViVR2后，故VO=VCC。因此，VT-=VR23、电压传输特性ViVoVCCVT-VT+4、参数计算VT-=VR2VT+=VR1△VT=VT+—VT-9.5555定时器及其应用（6）三、用555定时器接成的单稳态触发器1、单稳态触发器的工作特点1)它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；2)在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态；3)暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于具备这些特点．单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)以及定时(产生固定时间宽度的脉冲信号)等。9.5555定时器及其应用（7）9.5555定时器及其应用（8）3、工作原理1）稳态时Vi=1，Vo=0，TD导通，Vi2=02）当Vi突变为0时，VO突变为1，TD截止，电容C充电，Vi1增加为VR1时（之前Vi变回1），Vo=0；3）Vo=0时，TD导通，电容C放电，Vi1减小到0时，电路进入稳态。VCOVI1VOVI2555VO`+Vi-+Vo-VccRC2、电路联接9.5555定时器及其应用（9）ViVoVcVR1TWRCRCVccVccVccRCVVVVRCTWTH1.13ln320lnln04、工作波形9.5555定时器及其应用（9）多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号能自动地产生矩形脉冲。VCOVI1VOVI2555VO`+Vo-VccCR1R2四、用555定时器接成的多谐振荡器电路的振荡周期为占空比为2ln)2(21CTRRRRRRTTq21212129.5555定时器及其应用（10）