数电8脉冲波形的产生和整形.ppt

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1、第八章 脉冲波形的产生和整形,多谐振荡器单稳态触发器施密特触发器555定时器,学 习 要 点 了解多谐、单稳、施密特触发器的功能及应用 掌握555定时器的工作原理及逻辑功能 能够灵活利用555定时器构成单稳、多谐、施密特触发器,1 多谐振荡器,多谐振荡器是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外接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。,开关器件：产生高、低电平；,多谐振荡器电路应由哪几部分组成？,反馈延迟环节：利用RC电路的充放电特性实现延时，将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态，以获得所需要的振荡频率。,1.1 由门电路构成多谐振荡器,1.电路组成,开关器件：反馈延迟环

2、节：,由CMOS门电路组成的多谐振荡器,逻辑门电路,R、C 电路,2.工作原理,假定vO1=1，vO2=0,Vth=VDD/2,VC,进入 第二暂稳态,(1)第一暂稳态及电路自动翻转过程,VC,vO1=0，vO2=1,Vth=VDD/2,(2)第二暂稳态及电路自动翻转过程,二,T1,T2,2.工作原理,3.振荡周期T的计算,T1,T2,TRC1n41.4RC,T=T1(充)+T2(放),3、石英晶体多谐振荡器,石英的选频特性非常好，它有一个极其稳定的串联谐振频率，其他频率的信号都被晶体所衰减。,振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0,秒信号发生器,多谐振荡器,分频电路,1.2 多谐振荡器的应用,多

3、谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。,由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。,本 节 小 结,2 单稳态触发器,2.1 由门电路构成的单稳态触发器2.2 单稳态触发器的应用,2.1 由门电路构成的单稳态触发器,单稳态触发器在数字电路中一般用于定时（产生一定宽度的矩形波）、整形（把不规则的

4、波形转换成宽度、幅度都相等的波形）以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。单稳态触发器具有下列特点：,（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。,根据RC电路的不同接法单稳态触发器：微分型和积分型,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,CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器,2.工作原理,a)没有触发信号时，电路处于一种稳态,vO1,vO2,vc,vI,R,vR,vDD,0

5、,0,0,1,1,2.工作原理,vO1,vO2,vc,vI,R,vR,vDD,1,1,1,1,0,b)外加触发信号后，电路进入暂稳态,c)电容放电，电路由暂稳态自动返回到稳态,0,3.主要参数的计算,tw0.7RC,(1)输出脉冲宽度tw,(2)恢复时间tre,tre 3d,(3)最高工作频率 fmax,R(t)=VR()VR(0+)VR(),4.讨论,在暂稳态结束(t=t2)瞬间，门G2的输入电压R达到VDD+VTH，可能损坏G2门，怎么办？,输入的触发脉冲的宽度可以是任意的吗？如触发脉冲的宽度太宽会有什么问题？,集成单稳态触发器,不可重复触发,可重复触发,被重复触发,(2)功能表,7412

6、1功能表,两种触发方式,定时电容,定时电阻用内部2k电阻,用外部电阻,不可重复触发的集成单稳态触发器 74121,（3）电路连接,2.2 单稳态触发器的应用,1.定时,tw,t w,2.整形,3.延时,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R1C1,4.组成多谐振荡器,0,0,0,1,1,0,1,0,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R2C2,1,0,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R1C1,单稳进入暂稳态，脉宽为0.7R2C2,T=0.7(R1C1+R2C2),5.组成噪声消除电路,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

7、，才可消除噪声。,单稳态触发器具有一个稳态。由门电路构成的单稳态触发器和基本RS触发器在结构上也极为相似，只有用于反馈的耦合网络不同。,在单稳态触发器中，由一个暂稳态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉冲宽度也由电路的阻容元件决定。,单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途很广。,本 节 小 结,3 施密特触发器,3.1 由门电路构成的施密特触发器3.2 施密特触发器的应用,施密特触发器的工作特点：,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

8、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。,概 述,1 门电路组成的施密特触发器,v I1,vo,vI,vI1,0,0,只要vI1Vth，则保持vO=0V,当vI1=Vth，电路发生正反馈：,1,当vI1=0，vO=0V,当vI上升，vI1也上升,vI1,1,只要vI1Vth，则保持vO=VOH,当vI1=Vth，电路产生如下正反馈：,当vI下降，vI1也下降,0,回差电压,vI1,2 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？,2.幅度鉴别,(VT+),3.多谐振荡器,施密特触发

9、器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。,本 节 小 结,4 555定时器,4.1 555定时器的结构和功能分析4.2 555定时器构成多谐振荡器4.3 555定时器构成单稳态定时器4.4 555定时器构成施密特触发器,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。,1 555定时器,电阻分压器,电压比较器,基本RS触发器,复位输入端(0),输出缓冲反相器,集电极开路输出三极管,1、电路

10、组成,控制电压,触发输入,放电端,阀值输入,0,1,0,如果悬空,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,保持,保持,2、工作原理,0,0,1,0,1,信号消失后，状态未定,555定时器功能表,2 定时器应用举例,一、用555定时器组成单稳态触发器不可重复触发单稳,v,O,o,o,t,t,2,a、接通电源电路进入稳态O=0,t,t,1、工作原理,一、用555定时器组成单稳态触发器,b、当输入信号下降沿到达时,电路进入暂稳态,tW,tw=RC1n31.1RC,c、电容放电,电路自动返回到稳态,1、工作原理,一、用555定时器组成单稳态触发器,2、用555定时器组成可重复触发单稳,稳定时vI为高电平，低电平触发,二、用555定时器组成多谐振荡器,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,二、用555定时器组成多谐振荡器,tPL=RBC1n20.7RBC,tpH=RAC1n20.7RAC,占空比可调,三、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,作 业,