[信息与通信]zch09脉冲波形的产生与变换xp.ppt

8 脉冲波形的产生与变换,8.4 多谐振荡器（由CMOS门）,8.3 单稳态触发器,8.2 施密特触发器（由CMOS门）,8.1 555定时器及其应用,3,多谐振荡器-用于产生脉冲,单稳态触发器-用于脉冲波形的变换和定时,施密特触发器-用于脉冲波形的变换，尤其是 将模拟量转换成数字波形,8 脉冲波形的产生与变换,4,教学基本要求,正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。掌握多谐、单稳、施密特电路的逻辑功能及主要指标计算。掌握555定时器的工作原理。掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路工作原理及外接参数及电路指标的计算。,8 脉冲波形的产生与变换,5,8.1 555定时器及其应用*,8.1.1 555定时器,8.1.2 定时器应用举例,电路的组成,二、用555定时器组成单稳态触发器,一、用555定时器组成多谐振荡器,三、用555定时器组成施密特触发器,工作原理,555定时器是一种应用方便的中规模集成电路,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。,6,8.1.1 555定时器,电路的组成,工作原理,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,7,8.1.1 555定时器,一、多谐振荡器电路,1、电路的组成；2、工作原理；3、技术指标,8,一、用555定时器组成多谐振荡器,8.1.2 定时器应用,v,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,C,0,t,1,t,2,tPL,tPH,tPL=R2C1n20.7R2C,tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,T,VO,VI2,VI1,输 出,输 入,截止,9,一、用555定时器组成多谐振荡器,8.1.2 定时器应用,v,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,C,0,t,1,t,2,tPL,tPH,tPL=R2C1n20.7R2C,tpH=(R1+R2)C1n20.7(R1+R2)C,10,tPL=RBC1n20.7RBC,tpH=RAC1n20.7RAC,占空比可调,用555定时器组成多谐振荡器,8.1.2 定时器应用举例,11,8.1.2 定时器应用,三、施密特电路,1、电路的组成；2、工作原理；3、技术指标,12,8.1.3 定时器应用举例,用555定时器组成施密特触发器,0,1,3,V,CC,2,3,V,CC,v,I,v,O,V,OH,13,8.1 单稳态触发器,二、单稳态触发器电路,1、电路的组成；2、工作原理；3、技术指标,14,8.1.2 定时器应用,C1_,C2+,b、当输入信号下降沿到达时,电路进入暂稳态,C1+,tW,tw=RC1n31.1RC,c、电容放电,电路自动返回到稳态,1、工作原理,15,2、用555定时器组成可重复触发单稳，即心电信号检测器,8.1.2 定时器应用,*电容器上电压大于2VCC/3、RSFF置0，电路输出为0，电容器放电为0，。,16,8.4 多谐振荡器,组成特点:开关电路-如门电路、电压比较器等，产生高、低电平；反馈延迟环节-将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；,多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后，无需外加触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波、脉冲波或方波。无稳态：输出 Q 从0、1、0，两个状态都是暂稳。,8.4.1 门电路组成的多谐振荡器,8.4.2 石英晶体振荡器,电路的组成及工作原理,振荡周期的计算,17,附：CMOS反相器的传输特性,iD,A,B,C,D,E,F,UTN,VDD,UTH,UTP,转折电压,阈值电压：,UTH,阈值电压:UTH=0.5(VDD),18,8.4.1 门电路组成的多谐振荡器,1.电路组成及工作原理,图9.1.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器,VC,组成特点:开关电路-如门电路、电压比较器等，产生高、低电平；反馈延迟环节-将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；,19,8.4.1 门电路组成的多谐振荡器,1.电路组成及工作原理,VC,设vI=0,vo1=1,vo2=0,vI vTH vo1 vo2,(1)第一暂稳态及电路的翻转,进入 第二暂稳态,20,8.4.1 门电路组成的多谐振荡器,1.电路组成及工作原理,VC,(1)第一暂稳态及电路的翻转,(2)第二暂稳态及电路的翻转,回到 第一暂稳态,2.振荡周期T的计算,21,2.振荡周期T的计算,T=T1(充电)+T2(放电),8.4.1 门电路组成的多谐振荡器,TRC1n41.4RC,周期T取决于RC 和 Vth，频率稳定性较差。,22,工作原理：,8.4.2 石英晶体振荡器,特点：频率稳定，精度高。,1.符号和选频特性,符号,当 f=f0 时,电抗 X=0,电感性,电容性,2.石英晶体多谐振荡器,1.反相器静态工作在转折区（放大）,2.石英晶体 X=0,回路构成正反馈;,电阻取值范围：,TTL反相器：,R1=R2=0.7 2 k,CMOS反相器：,R1=R2=10 100 M,23,3.CMOS 石英晶体多谐振荡器,为保证 CMOS 反相器静态时工作在转折区，偏置电阻RF 取值为:,RF=10 100 M,8.4.2 石英晶体振荡器,4.秒信号发生器,T触发器,32768 Hz,16384 Hz,1 Hz,2 Hz,24,石英晶体振荡器应用,25,8.2 施密特触发器,8.2.1 门电路组成的施密特触发器,8.2.2 集成施密特触发器,8.2.3 施密特触发器的应用,工作特点：,施密特触发器属于电平触发器件，适用于缓慢变化的信号，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。,电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性。,迟滞比较器,26,普通反相器和施密特反相器的比较,普通反相器,UTH,uY,?,TTL：,1.4 V,CMOS：,施密特反相器,UT+,UT,上限阈值电压,下限阈值电压,uY,回差电压：,8.2 施密特触发器,27,UTH,?,TTL：,1.4 V,CMOS：,UT+,UT,上限阈值电压,下限阈值电压,回差电压：,8.2 施密特触发器,28,UT+,UT,上限阈值电压,下限阈值电压,回差电压：,8.2 施密特触发器,29,8.2.2 集成施密特触发器,CMOS 集成施密特触发器,CC40106,CC4093,TTL 集成施密特触发器（7414）,30,8.2.3 施密特触发器的应用,1.波形的整形及变换,合理选择回差电压，可消除干扰信号。,为去掉干扰信号回差电压应如何选择？,31,2.幅度鉴别,8.2.3 施密特触发器的应用,(VT+),32,3.多谐振荡器,8.2.3 施密特触发器的应用,33,8.3 单稳态触发器,电路有一个稳态，一个暂稳态。外来触发脉冲使：电路由稳态暂稳态稳态。暂稳态的持续时间仅仅决定于电路中RC的参数。,性能特点：,8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器,8.3.2 集成单稳态触发器,8.3.3 单稳态触发器的应用,用途:,定时：产生一定宽度的方波。,延时：将输入信号延迟一定时间后输出。,整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。,34,8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器,1.电路,CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器（图9.2.1a）,CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器（图9.2.1b）,35,2.工作原理,8.3.1 门电路组成的微分型单稳态触发器,稳态,a)无触发信号电路处于稳态,0,1,0,0,1,暂稳态,b)外加触发信号进入暂稳态,1,0,0,1,1,0,c)电容充电暂稳态自动稳态,0,0,3.主要参数的计算,稳态,36,8.3.2 集成单稳态触发器,基本形式：,外接定时元件电容C，电阻R（有的内含电阻）触发信号的形式：正沿触发、负沿触发具有两个对称互补输出端 Q 和/Q定时周期通常在几十纳秒到数百毫秒之间,集成单稳型号：,非可重复触发型：如LS121、LS221可重复触发型：如LS122、LS123、MC14538,tw,被重复触发,37,1.不可重复触发的集成单稳态触发器,电路结构,74121,触发信号控制电路窄脉冲形成,微分型单稳触发器,输出缓冲,38,工作原理,1.不可重复触发的集成单稳态触发器74121,关键:窄脉冲形成不可重复触发,稳态,0,1,0,0,1,0,1,0,1,1,暂稳态,微分型单稳触发器,0,0,1,1,1,0,1,0,稳态,输出脉冲宽度：tw0.7RC,39,例:组成噪声消除电路,8.3.3 单稳态触发器的应用,D,CP,(R),噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号的宽度较宽。,注意：单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度 而小于信号脉宽，才可消除噪声。,40,结束,第八章作业：8.4.4、8.4.5。,