1 / 47

第六章 脉冲波形 的产生和整形

第六章 脉冲波形 的产生和整形. 本章只讨论矩形脉冲。. 矩形脉冲的主要参数：. 脉冲周期 T ；. 脉冲频率：. f = 1/T. 脉冲幅度 V M ；. 脉冲宽度 t W ；. 6.1 概述. 上升时间 t r ；. 下降时间 t f ；. 占空比 q ：. q=t w /T. 6..2 施密特触发器. 一、电路的特点：. 1. 输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同。. 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很陡。.

marnie
Download Presentation

第六章 脉冲波形 的产生和整形

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第六章 脉冲波形 的产生和整形 本章只讨论矩形脉冲。 矩形脉冲的主要参数： 脉冲周期T； 脉冲频率： f = 1/T 脉冲幅度VM； 脉冲宽度tW； 6.1 概述 上升时间tr； 下降时间tf； 占空比q： q=tw /T .

  2. 6..2施密特触发器 一、电路的特点： 1.输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同。 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很陡。

  3. 图6.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器（a）电路 （b）图形符号

  4. 图6.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性（a）同相输出 （b）反相输出

  5. 图6.2.3 用TTL门电路接成的施密特触发器

  6. 图6.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器

  7. 图6.2.5 集成施密特触发器7413的电压传输特性

  8. 6.2.3施密特触发器的应用 1.波形变换 波形变换 2.脉冲整形 3.脉冲鉴幅 脉 冲 整 形 脉冲鉴幅

  9. 6.3单稳态触发器 电路的特点 1.有两个状态——稳态、暂稳态； 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后，再自动返回； 3.暂稳态维持时间长短取决于电路本身参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。 6.3.1用门电路组成的单稳态触发器

  10. i充 输入端微分电路提取 的上升沿。 =VDD， =0， =0， =0。 =VDD， (0)=0， ( )=VDD， =RC。 条件： ＝VTH。 + 一、微分型单稳态触发器 （1）工作原理 稳态： =VDD。 触发： 暂稳态： 三要素为： C充电 VDD 自动返回：

  11. 图6.3.3 图6.3.1电路中电容C充电的等效电路

  12. 图6.3.4 图6.3.1电路中电容C放电的等效电路

  13. 图6.3.5 积分型单稳态触发器 二、积分型单稳态触发器

  14. 图6.3.6 图6.3.5电路的电压波形图

  15. 图6.3.7 图6.3.5电路中电容C的放电回路和vA的波形 （a）放电回路 （b） vA的波形

  16. 有两个互补的输出端VO、VO。 6.3.2集成单稳态触发器 既有TTL电路产品，也有CMOS电路产品。介绍74121。 有三个输入端： A1,A2为下降沿触发输入端； B为上升沿触发输入端。 电容需外接；电阻可选择内部的，也可外接。接法如图。 可用功能表或波形图说其起工作原理。

  17. 图6.3.8 集成单稳态触发器74121的逻辑图

  18. 工作波形： tW 0.69RextCext Rext的取值在2K 到30K 之间； Cext的取值在10pF到10 F之间。 也可使用内部电阻Rint代替外接电阻Rext。Rint约为2K 。 输出脉宽的计算： 从器件手册可查到计算公式。74121的公式如下： tW的范围在20nS到200mS之间。 74121是不可重复触发的。而74122是可重复触发的。见图示。

  19. 保 持 A端触发 B端触发

  20. 图6.3.10 集成单稳态触发器74121的外部连接方法（a）使用外接电阻Rext（下降沿触发） （b）使用内部电阻Rint（上升沿触发）

  21. 6.4 多谐振荡器 6.4.1对称式多谐振荡器 电路的特点 不需输入信号即可产生矩形脉冲。 使门1门2均工作在转折区。

  22. 图6.4.2 TTL反相器（7404）的电压传输特性

  23. 图6.4.3 计算TTL反相器静态工作点的等效电路

  24. 图6.4.4 图6.4.1电路中电容的充、放电等效电路（a）C1充电的等效电路 （b） C2放电的等效电路

  25. 图6.4.5 图6.4.1电路中各点电压的波形

  26. － ＋ － ＋ 当 ＝VTH时，产生连锁反应： i充 (1)工作原理 VDD 0 采用CMOS门； 6.4.2非对称式多谐振荡器 RF使门1工作在转折区。 设t1时刻G1输出低电平、G2输出高电平。定为暂稳态2。 C充电 因此门2也工作在转折区，电容C引入正反馈，使电路振荡。 随之电路进入暂稳态1

  27. 在t2时刻： i放 =VDD， =0， =VTH－VDD。 三要素为： ( )=VDD， 放=RFC。 在t3时刻 ＝VTH，又发生连锁反应，进入暂稳态2： (0)=VTH＋VDD， 充＝RFC ( )=0 － ＋ － ＋ 在暂稳态1： C放电 (0)=VTH－VDD， VDD 0 t1 t2 t3 在暂稳态2，C充电的三要素为： 回前页

  28. (2)周期计算： u ¥ - u ( ) ( 0 ) = t I 1 I 1 t ln W u ¥ - u ( ) ( t ) 0－VTH－VDD I 1 I 1 W = T2 RFC ln - V 0 TH = . 1 RFC 1 VDD－VTH+VDD = T1 RFC ln - V VDD TH = . 1 RFC 1 T=T1+T2 将前面的三要素代入下面的公式，即可求出T1和T2： 暂稳态1中，C放电三要素： (0)=VTH－VDD， ( )=VDD， 放=RFC。 暂稳态2，C充电的三要素为： (0)=VTH＋VDD， ( )=0 充＝RFC T=2.2RFC 思考：若将RP短路，会发生什么情况？

  29. 6.4.3环形振荡器 图6.4.10 最简单的环形振荡器

  30. 图6.4.11 图6.4.10电路的工作波形图

  31. 图6.4.12 带RC延迟电路的环形振荡器（a）原理性电路（b）实用的改进电路

  32. 图6.4.13 图6.4.1（b）电路的工作波形

  33. 图6.4.14 图6.4.12 （b）电路中电容C的充、放电等效电路（a）充电时的等效电路 （b）放电时的等效电路

  34. 6.4.4用施密特触发器构成的多谐振荡器 图6.4.15 用施密特触发器构成的多谐振荡器

  35. 图6.4.16 图6.4.15电路的电压波形图

  36. 图6.4.17 脉冲占空比可调的多谐振荡器

  37. 特点： f0的稳定度极高～可达10－10～10－11（ f0/ f0）。因此可构成高精度多谐振荡器。从而克服了其他振荡器频率稳定度低、抗干扰能力差的缺点。 6.4.5石英晶体多谐振荡器 构成：在对称式多谐振荡器的反馈回路中串入石英晶体。 石英晶体电抗的频率特性如图。f0 称为固有频率。 原理： 只有振荡频率等于f0时，晶体的阻抗为0（最小），电路才能产生振荡。因此输出频率一定为f0。

  38. 6.5 555定时器及其应用 控制电压 清零端 6.5.1 555定时器的电路结构与功能 1972年由Signetics公司推出。既有双极型产品，也有MOS型产品。它们产品型号的最后3位数码都是555.如： 阈值端、 高触发端 触发端、 低触发端 放电端 CB555 是国产双极型电路； CB555电路结构图 CH7555是CMOS型电路。

  39. 电路的功能： < 随着TH端和TR端的电压不同，其工作状态将发生变化： VCO 2 RD TH TR TD状态 当在VCO端外接控制电压时，阈值电压将变化： > < < < > > > 变为VCO; 变为VCO/2。 2VCC / 3 有两个阈值电压： VR1=2VCC / 3 VR2=VCC / 3 VCC / 3 VCO 0 低 导通 1 低 导通 1 低 导通 （不变） 1 高 截止 （不变） 1 高 截止

  40. 将TH端和TR端并联作输入端，接输入电压 6.5.2用555定时器构成的施密特触发器 工作原理： 分析输入电压由0V上升到VCC和由VCC下降到0V时，电路状态如何变化。

  41. VCC 2VCC/3 VCC/3 0.01 0 t V= VT+ - VT-： 回差 V T+ V T- VOH t 0 V T+:正向阈值电压或上限阈值电压 VT- :负向阈值电压或下限阈值电压 电压传 输特性 若改变VCO值VT+,VT-的值将改变。

  42. 6.5.3用555定时器构成的单稳态触发器 R 充 C =VH , =VIL + ( )=VCC， =RC (0)=0V, 1.稳态 VC=VTH=0V, 555电路处于保持状态，且一定是VO=VL， 2.触发 555电路状态翻转为VO=VH 此时TD截止，VC保持0V不变。 3.暂稳态 电容C充电 VCC

  43. 当 =2/3 VCC时，555电路翻转为输出VL,而 保持不变。 R 由于TD导通，电容C向TD放电，使 迅速下降为0V。 充 C + 4.自动返回 5.恢复 VCC

  44. （三）参数计算 tre tW (t) VCC 1.脉冲宽度tW 0V VCC RC 得到公式： tW 2/3VCC tre=(3~5)rcec 2.恢复时间tre: td=tw+tre 3.分辨时间td: （四）电路特点： 窄脉冲触发。

  45. =0V, =VH ， (0)=0V ( )=VCC =(R1+R2)C 充 在t1时刻 =2/3VCC，555电路翻转。 进入暂稳态2— =VL，TD导通。 + t2 i充 6.5.4用555定时器构成的多谐振荡器 电路的原理 刚接通电源： i放 TD截止。 此时为暂稳态1： C充电 三要素为： [1/3VCC] VCC 0 C放电 t1

  46. 三要素为： i充 充 (0)=2/3VCC， ( )=0V， =R2C 放 在t2时刻 =1/3VCC，555电路翻转。 + i放 计算周期—T=T1+T2 VCC VCC 0 0 f = 1/T 占空比： t1 t2 t1 t2

  47. 例：用CB555设计多谐振荡器。要求T=1s,3v<vM<5v,占空比q=2/3。例：用CB555设计多谐振荡器。要求T=1s,3v<vM<5v,占空比q=2/3。 选C=10 F代入上式求出 R2=R1=48K 上述电路占空比始终大于50%,且不可调。 • 占空比可调的多谐振荡器 T1=R1Cln2 q= T2=R2Cln2 T=(R1+R2)Cln2 解： 可选VCC=5V R1=R2 由q公式，且q=2/3可求出： 由于 T=(R1+2R2)Cln2 R1=48K

More Related