第八章脉冲波形产生课件.ppt
1,MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY,本 课 程 安 排,十五周停课，做大作业：数字钟设计十六周：第8、7章十七周：第9章十八周：每班到实验室制作数字钟。,1,2,MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY,第八章 脉冲信号的变换与产生,8.1 单稳态触发器8.2 施密特触发器8.3 多谐振荡器8.4 555定时器及其应用,2,1.单稳态触发器的显著特点：,(1).它具有稳态和暂稳态(暂态)两个不同的工作状态；,(2).在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂态，但暂态维持一段时间后，会自动返回到稳态。,(3).暂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。,如：声控灯,3,学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间?,4,1.单稳态触发器的显著特点：,逻辑门,RC电路,微分型,积分型,微分电路（RC较小）：,VIm,VIm,在vi突变的瞬间：,v0=VIm,此后，C开始充电，v0按指数规律下降，因RC较小故v0下降很快。,5,VIm,在vi突变的瞬间：,v0=0,此后，C开始充电，v0按指数规律上升，因RC较大故充电较慢。,6,积分电路（RC较大）：,逻辑门,RC电路,微分型,积分型,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路组成及工作原理,1)确定稳态：,电源接通后，在没有外来触发脉冲时电路处于稳定状态：,7,若稳态为v01=1,v02=0,0,0,0,所以，在没有触发脉冲的作用下：v01=1,v02=0,Rd,8,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路组成及工作原理,1)确定稳态：,0,所以，电路经过一定时间后：v01=1,v02=0,若稳态为v01=0,v02=1,电路的稳态为v01=1,v02=0,Rd,9,若稳态为v01=1,v02=0,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路组成及工作原理,1)确定稳态：,Cd和Rd组成微分电路,电路进入暂态。,电路又回到稳态。,10,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路组成及工作原理,1).暂态宽度tW,暂态宽度tW取决于RC充放电时间常数.,取：vc(0+)=0，vc()=VDD，=RC，VTH=VDD/2,11,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,2).恢复时间tre,暂稳态结束后,要使电路恢复到触发前的起始状态,还需要经一段恢复时间,使电容上的电荷释放完。,12,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,2.主要参数的计算,3).最高工作频率fmax,设触发信号vI的周期为T,为了使单稳态电路能正常工作,应满足:T(tw+tre);其最高工作频率为;,13,8.1.1 用CMOS门电路组成的微分型单稳态触发器,2.主要参数的计算,可重复触发型,不可重复触发型,1.不可重复触发集成单稳态触发器：,在进入暂稳态期间，若有触发脉冲作用，电路的工作过程不受其影响。只有当电路的暂稳态结束后，触发信号脉冲才会影响电路状态。电路输出脉宽由RC参数确定,74121,14,1)电路组成：,电路由三部分组成,输入控制电路,微分型单稳态触发器,输出缓冲器,外接决定暂态宽度的RextCext电路,其暂态宽度tW：,15,74121,16,74121,1)电路组成：,17,18,2)符号：,外接RextCext电路,如果使用内部定时电阻Rint：,19,2)符号：,触发方式3个触发信号输入端：A1、A2、B。,若A1、A2两个中至少有一个为低电平，B发生由0到1的正跳变。,20,若B为高电平，A1、A2两个中至少有一个为高电平，并且有一个或两个产生由1到0的负跳变,21,22,使用外接电阻Rext的电路连接,tw=0.7RextC,使用内部电阻Rint的电路连接,下降沿触发时的连接方式.,tw=0.7RintC,当电容在10pF10F之间，得到的暂稳态取值范围在20ns 200ms,23,3)定时：,在暂稳态期间，若在t（t tw）时间后又有触发脉冲作用，电路会被新的触发脉冲触发，其暂稳态时间又重新开始。因此，输出脉宽将为：tw+t,特点：,输出脉宽将为：tw+t1+t2,24,2.可重复触发集成单稳态触发器：MC14528,1)电路组成：,电路由三部分组成,三态门电路,输出缓冲电路,控制电路,25,2.可重复触发集成单稳态触发器：MC14528,26,1)电路组成：,2.可重复触发集成单稳态触发器：MC14528,TR+：为下降沿触发输入端,TR-：为上升沿触发输入端,27,2.可重复触发集成单稳态触发器：MC14528,自学！,28,2.可重复触发集成单稳态触发器：MC14528,定时延时整形,29,8.1.3 单稳态触发器的应用,当v/O=1时，与门打开，vO=vF。当v/O=0时，与门关闭，vO为低电平。显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳输出脉冲v/O的宽度tW。,30,8.1.3 单稳态触发器的应用,从波形图可以看出,vo脉冲的上升沿相对输入信号vI的上升沿延迟了tw1时间。,31,8.1.3 单稳态触发器的应用,单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整型成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。,32,8.1.3 单稳态触发器的应用,例.用单稳进行波形的整形、用晶体振荡器产生计数器的计数脉冲(数字测速系统),33,施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制的双稳态触发器。它有两个稳定状态，在外加信号的作用下，只要输入信号变化到某一电平时，电路就从一个稳定状态转换到另一个稳定状态，而且稳定状态的保持也与输入信号的电平密切相关。它在性能上有两个重要的特点：,34,(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转换电平不相等。,正向阈值电压,回差电压U,负向阈值电压,(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的很陡。,35,35,施密特触发器的两种传输特性曲线,1）同相输出的施密特触发器,36,2）反相输出的施密特触发器,37,施密特触发器的两种传输特性曲线,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,1.电路形式,同相输出,反相输出,当vI=0时,v0=0，v01=v0=1,很快使：v0=VDD，v0=0,2.工作原理,38,v0,40,由此的VT+:,v0由状态转换为（VDD）状态时对应的输入电平T+为:,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,1.电路形式,2.工作原理,41,当vI从高电平开始下降且vIVTH,v0=1,当vI下降到vI=VTH且再下降一点点时,又会发生一个正反馈过程:,瞬间使v01VDD，v00,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,1.电路形式,2.工作原理,42,v0由1状态转换为0状态时对应的输入电平vI 为:,由此的VT-:,v0,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,1.电路形式,2.工作原理,43,3.电压传输特性,8.2.1 用门电路组成的施密特触发器,1.电路形式,2.工作原理,8.2.2 集成施密特触发器CC40106,1.电路形式和符号,施密特电路,整形电路,输出电路,2.工作原理（自学）,44,8.2.3 施密特触发器的应用,45,一、波形变换,利用施密特触发器在状态转换过程中的正反馈作用，可以将边沿变化缓慢的周期性信号（如正弦波、三角波等）变换成边沿陡峭的矩形脉冲。,将不规则的波形变换成边沿陡峭的矩形波形。,46,8.2.3 施密特触发器的应用,二、脉冲整形和抗干扰,矩形波经过传输后波形往往会发生畸变，其中比较常见的有如图所示的三种情况：,47,8.2.3 施密特触发器的应用,48,二、脉冲整形和抗干扰,8.2.3 施密特触发器的应用,49,二、脉冲整形和抗干扰,8.2.3 施密特触发器的应用,50,二、脉冲整形和抗干扰,8.2.3 施密特触发器的应用,如.转速测量装置,反光片,VT+,VT-,51,二、脉冲整形和抗干扰,8.2.3 施密特触发器的应用,从一系列幅度不等的脉冲中，鉴别出幅度超过某一电压值的波形。,52,8.2.3 施密特触发器的应用,本讲小结,8.1 单稳态触发器8.2 施密特触发器,单稳态触发器的显著特点；,集成单稳态触发器,应用,施密特触发器的特点；,集成施密特触发器CC40106,应用,53,
