清华大学数字电路 十章

第十章脉冲波形的产生和整形10.1概述一、获取矩形脉冲的方法1.脉冲波形发生电路2.脉冲波形整形电路二、描述矩形脉冲特性的主要参数10.2施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路）10.2.1用门电路组成的施密特触发器21210RRVVVVVDDTHOLDDOH，且，，OOITHIIOIVVVVVVVV100'',大区，故时，进入传输特性的放至当。时，当OHOVV使电路迅速跳变到THTIITHIVRRVVVRRRVV)(212121OOITHIIOIVVVVVVVV111'',大区，故时，进入传输特性的放至当。时，当OLOVV使电路迅速跳变到THTIIIDDTHIVRRVVVRRRVVVV)()(212111THTIVRRVV)(211THTIVRRVV)(21110.2.2集成施密特触发器一、双极型IC1.43422210RRRVVVVVTTVCESCCEOLOI)(饱和导通，截止，时，EBECCCIEIIVViViVTVVVV12111270导通，并引起时，，至当.OHOVVTT截止导通，迅速转为21424112RRRVVVVCESccEE)(VVOL91.42411211RRRVVVVVTTVCESCCEOHOI)(截止，饱和，时，EBECCCIEIIVViViVTVVVV12111170脱离饱和，并引起时，，至当.OLOVVTT导通截止，迅速转为21434221RRRVVVVCESccEE)(V.VVET702V.VVET70142411RRRVVVCESccE)(2.器件实例7413偏移部分电压值较高，加入电平反相”输出加推拉式输出级“输入加“与门”附加部分：OLV二、CMOSIC施密特触发器的主要特点：输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡10.2.3施密特触发器的应用一、用于波形变换二、用于鉴幅10.2.3施密特触发器的应用三、用于脉冲整形10.3单稳态触发器特点：①有一个稳态和一个暂稳态。②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态。③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。10.3.1用门电路组成的单稳态触发器一、积分型G1和G2为TTL门1、原理分析；稳态下：OHAOHOOIVVVVVV),(,,*110开始放电；进入暂稳态，后，CVVVOOI,,*001返回稳态；后，当放至,*1OTHAVVV恢复初始态；重新充电至后，,*OHIVCV2.性能参数计算输出脉宽：THOHtwVVRCVVVVRCtlnln)()()()(0reTRdOretttCRRt))(~(53的时间。放电至从时间）等于输出脉冲宽度（THOHAOVVVV0二、微分型G1和G2为CMOS门1.原理分析DDTHOLDDOHVVVVV210,,上无电压；稳态下：CVVVVVVVDDOODDIdI),(,,,,12000开始充电电路迅速进入暂稳态加触发信号CVVVVVVVOOOIOdI,,,01121二、微分型G1和G2为CMOS门DDTHOLDDOHVV,V,VV210稳态。放电至没有电压，恢复电路迅速返回稳态又引起正反馈时充电至CVVVVVVVVVDDOOOOIITHI,,,1122202、性能参数计算输出脉宽：200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHDDDDtwrewdONONDretttCRCRrRt)~()//)(~(53531的时间。充电至从时间）等于输出脉冲宽度（THIOVVV01210.3.2集成单稳态触发器电路结构与工作原理(74121)微分型单稳控制附加电路200lnlnln)()()()(RCVVVRCVVVVRCtTHCCCCtw可重复触发？不可重复触发？10.4多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）10.4.1对称式多谐振荡器一、工作原理（TTL）(1)静态（未振荡）时应是不稳定的开始放电。开始充电，电路进入第一个暂稳态迅速跳变为高。迅速跳变为低，而使，则有：有微小由于“扰动”使212122112CCVVVVVVVOOOIOII,)(!开始放电。开始充电，电路进入第二个暂稳态迅速跳变为低。迅速跳变为高，而使将起引起如下正反馈：时，再充至当1221112223CCVVVVVVVVOOOIOITHI,)(二、电压波形三、振荡频率计算的时间从充电开始到充至的时间从充电开始到充至THITHIVVVVT2121212FEFFOHBECCOHERRRRRRVVVVV//)(THEIKEEVVVVCRTln210.4.2非对称式多谐振荡器一、工作原理（CMOS）12122111IOOOIIIVCVVVVVV,)(开始放电电路进入第一个暂稳态高。迅速低，而迅速使，则有：有微小由于“扰动”使12122112IOOOIITHIVCVVVVVVV,)(开始充电电路进入第二个暂稳态低。迅速高，而迅速使，则有：至又返回第一个暂稳态。至当,)(THIVV13二、电压波形THDDTHTHDDTHWVVVC:TVVVC:TTTT充至充电，从放至放电，从脉冲宽度计算：2121)()()()(lntwVVVVRCt010.4.3环形振荡器一、最简单的环形振荡器二、实用的环形振荡器。积分环节，加大第一步：增加2pdtRC输出。的接地端改至迟，将第二步：为获取更大延1GC（TTL）环节因此周期主要计算常数远大于不能太大）（改、通过调整RCTRCRfCRpd,10.4.4用施密特触发器构成的多谐振荡器TDDTDDTDDTDDVVVVRCVVVVRCTTTlnln21TDDTDDTDDTDDVVVVCRVVVVCRTTTlnln122110.4.5石英晶体多谐振荡器１９２２年美国卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。10.5555定时器及其应用10.5.1555定时器（数/模混合IC）一、电路结构由电压比较器（C1,C2）触发器输出缓冲器（G3,G4）OC输出的三极管（TD）组成入的关系）二、功能表（输出与输输入输出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT10.5.2用555定时器接成施密特触发器工作原理输入输出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT?,?,TITIVVVV值使电路状态发生转变的值使电路状态发生转变的?,?,TITIVVVV值使电路状态发生转变的值使电路状态发生转变的COV10.5.3用555定时器接成单稳态触发器输入输出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT保持放电导通充电至截止若通电后保持导通若通电后即可，稳态时，无触发信号：01100321011001311211212QVVCTQVVVCTQQVVVTQVVVCCDCCCCDCCCDCCCI)(导通稳态：DOITVV,,01）已经回到高于时（假定此时充至当CCICCCVVVV3132保持开始放电至导通则01100102121QVVCTQVVCCDCC,开始充电截止则降至只要触发时CTQVVVVVDCCCCII,,1013121性能参数：暂稳态输出的宽度3320lnlnRCVVVRCtCCCCCCw的宽度有何要求？对IV的宽度过宽？若IV是否可以重复触发？导通稳态：DOITVV,,01开始充电截止则降至只要触发时CTQVVVVVDCCCCII,,101312110.5.4用555接成多谐触发器输入输出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT10.5.4用555接成多谐触发器TTTCCTCCVVCRVVVVCRRTTT0021221lnln)(%5022121RRRRq如希望q50%?212RRRq10.6用multisim分析脉冲电路例:分析下图用555定时器接成的多谐振荡器。求出输出电压的波形和震荡频率。计算结果完全符合得到的分析结果与理论可见用式为：电路的震荡周期计算公multisim92222121msLnRRTTT)(