脉冲信号的产生与变换.ppt
1,第6章 脉冲信号的产生与变换,2,第6章 目录内容介绍6.1 单稳态触发器6.1.1 微分型单稳态触发器 6.1.2 集成单稳态触发器 6.1.3 单稳态触发器的应用 6.2 多谐振荡器 6.2.1 由555定时器组成的多谐振荡器 6.2.2 由两个集成单稳态触发器组成的多谐振荡器 6.2.3 石英晶体多谐振荡器,6.3 施密特触发器 6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器 6.3.2 集成施密特触发器 6.3.3 施密特触发器的应用 小结习题,脉冲技术的主要内容是研究脉冲波形的产生和处理。本章将着重讨论脉冲波形的产生、整形和变换等单元电路，这些单元电路可由分立元件构成，也可由模拟集成电路和数字集成电路构成。这里主要介绍由数字集成电路构成的脉冲电路。脉冲信号是作用时间很短的突变电压或电流信号的统称。在学习各类脉冲电路时，应将电路工作过程的分析和电路中相关点的电压波形结合起来，这样才能更透彻地理解电路的工作原理。另外，在对单稳态触发器和多谐振荡器分析过程中，应弄清楚对定时电容充放电的过程，并注意定时电容充放电的初始值、终了值和电路发生状态转换时电容器的值。,内容介绍,6.1 单稳态触发器,单稳态触发器有且仅有一个稳态，另外还有一个暂稳态。暂稳态是指一种不能长久保持的状态。在外加触发信号作用下，单稳态触发器能从稳态翻转到暂稳态，经过一段时间又能自动回复到稳定状态。单稳态触发器可由与非门或或非门及RC电路组成。与非门(或非门)作为开关元件，RC电路又称为RC定时电路。单稳态触发器按定时元件的不同连接方法可分为微分型和积分型两类。,本章要点：掌握集成施密特触发器的工作原理、回差特性及其应用。掌握单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理以及主要波形参数的估算。掌握555集成定时器的工作原理以及用555定时器构成各种脉冲电路的工作原理。,6.1.1 微分型单稳态触发器,由TTL与非门构成的微分型单稳态触发器的电路如图所示,1.工作原理,1.工作原理,2.主要参数,(1)输出脉冲宽度(2)恢复时间(3)微分型单稳态触发器最高工作频率,6.1.2 集成单稳态触发器,集成单稳态触发器可分为两类：一类是可重触发的单稳态触发器，即可在输入触发脉冲的重复作用下延长其暂稳态时间；另一类是不可重触发的单稳态触发器。图所示为T1121集成单稳态触发器逻辑图:,6.1.2 集成单稳态触发器,集成单稳态触发器产品简介国产TTL集成单稳态不可重触发的产品有T1121，T1221，T422l，可重触发的产品有T1122，T1123、T4122，T4123。CMOS产品有CC4098、CCl452等。,6.1.3 单稳态触发器的应用,1.脉冲整形无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只要能使单稳态电路翻转，就能在输出端得到一定宽度、一定幅度的规则矩形波。这就是单稳态触发器的整形作用。2.脉冲定时由于单稳态触发器能产生一定宽度的矩形脉冲，利用此脉冲去控制其它电路，可使其在作用期间动作（或不动作），例如，利用宽度为的正矩形脉冲作为与门的控制信号，只有在这个脉冲存在的时间内，与门才打开，其它输入端的信号才能通过。3.脉冲延迟微分型单稳态电路输出的下降沿相对于单稳态电路输入触发脉冲的下降沿滞后了时间，称这个时间为延迟时间，如图所示。因此，可起到脉冲延迟的作用。,6.2 多谐振荡器,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，便能自动地产生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。通常在频率稳定度和准确性要求不太高的场合，可采用TTL或CMOS门电路构成的多谐振荡器，当对频率稳定度要求比较高时，可在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成所谓石英晶体多谐振荡器。多谐振荡器一旦振荡起来后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们作交替变化，输出连续的矩形波脉冲信号，因此它又被称作无稳态电路。它常用来作为脉冲信号源。,6.2.1 由555定时器组成的多谐振荡器,电路:如图所示,图6.2.1 由555定时器构成的多谐振荡器,6.2.2 由两个集成单稳态触发器组成的多谐振荡器,图所示为两个74121构成的多谐振荡器,6.2.3 石英晶体多谐振荡器,前面介绍的多谐振荡器频率稳定性较差，当电源电压波动，温度变化、参数变化时，频率变化较大，在计算机等要求频率稳定性高的设备中，用这样的振荡器做主振荡器是不合适的。下面介绍一种可以获得高稳定性的脉冲信号振荡器(石英晶体振荡器)。,6.2.3 石英晶体多谐振荡器,图为一种典型的石英晶体振荡电路。石英晶体在串联谐振频率附近的阻抗频率特性如图所示，它的选频特性非常好。,6.3 施密特触发器,施密特触发器可以把不规则的输入波形变成良好的矩形波。其逻辑符号如图6.3.1(a)所示,6.3 施密特触发器,输入输出特性,6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器,用555定时器构成的施密特触发器原理图如图6.3.2(a)所示，(b)是它的输入输出波形。,6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器,传输特性,6.3.2 集成施密特触发器,国产集成施密特触发器有双四输入与非门(带施密特触发器)CT1013、CT4013、CT54/74F13，六反相器(带施密特触发器)CT1014，CT4014，CT54/74F14等。其典型电路如图所示。,6.3.3 施密特触发器的应用,施密特触发器的主要应用是把缓慢变化的不规则信号变成良好的矩形波。1.波形变换和整形施密特反相器可以把模拟信号波变成矩形波。图是把规则的三角波变成矩形波的例子。,6.3.3 施密特触发器的应用,图是把不规则的波变成规则的矩形波。,6.3.3 施密特触发器的应用,2.幅度鉴别,6.3.3 施密特触发器的应用,3.构成多谐振荡器 施密特触发器外接电阻、电容后可构成多谐振荡器。这是一种无稳态电路，其输出波形为连续的矩形波。若对该输出波进行谐波分析，可得到许多高次谐波，故称“多谐”。,6.3.3 施密特触发器的应用,如用CT1132M(四2输入与非门(施密特触发)中的一个与非门构成的多谐振荡器如图6.3.9(a)所示，(b)是它的波形图。,小结,本章主要介绍矩形脉冲波形的产生和整形电路。在脉冲整形电路中，介绍最常用的两类整形电路：单稳态触发器和施密特触发器。在脉冲振荡电路中，介绍多谐振荡电路。上述电路可以采用门电路构成，也可以采用555集成定时器构成。重点讨论555集成定时器的工作原理及其应用。,
