第8章脉冲波形的产生和整形

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8.2 555定时器
阈值端
触发端
R
2 3
VCC
S
1 3 VCC
放电端
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vI 1 ?
2 3
VCC
时，
R?0
RS触发器
1 vI 2 ? 3 VCC
时，
S? 0
二、功能表： （控制端VCO悬空）
输入
输出
R S
RR??1,0S,RS? ?1? 11,S ? 0 R ? 0,S ? 0
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R D VI1
0×
VI2
Q/V0 TD状
态
× 0 导通
?

2 3
VCC
1 ? 3 VCC
0
导通
2 ? 3 VCC
1 ? 3 VCC
不变
不变
1
2 ? 3 VCC
1 ? 3 VCC
1
截止
2
1
? 3 VCC ? 3 VCC
1 截止
8.3 多谐振荡器
? 8.3.1 555定时器构成的多谐振荡器 ? 8.3.2 石英晶体振荡器 ? 8.3.3 环形振荡器 ? 8.3.4 多谐振荡器的应用
R1
C2
E
R2 电压源
短路
K C1
C1C2
一价电路
C1 ? C2 多个独立的
储能元件
R1
E
C2
R2
C1
R1
C2
R2 高价电路
二、 一价电路的分析
方法
解微分方程法 三要素法 有前提的？
（1）三要素
阶?电跃容信上号的电压不能突变 ?电感中的电流不能突变
时间常数τ： ? ? RC, ? ? LR
初始值x(0+)： vc(0? ) ? vc(0? ), iL (0? ) ? iL(0? )
数字电子技术基础
教材：数字电子技术 黄瑞祥主编
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第八章 脉冲的产生和整形电路
8.1 概述 8.2 555定时器 8.3 多谐振荡器 8.4 施密特触发器 8.5 单稳态触发器
? 学时分配：共6学时 ? 教学目标：通过本章的学习掌握555电路
的工作原理；掌握脉冲波形变换电路和 脉冲波产生电路。
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8.1 概述
一、什么叫脉冲波形
广义上：非正弦波信号。本课程只讨论矩形脉冲信号。
二、矩形脉冲的主要参数
下降时间 tf
上升时间 tr 宽度Tw
周期T
高电平持续时占间空：比 q： 宽度Tw q= Tw /T
幅度Vm
三、什么叫脉冲电路
脉冲产生和脉冲波形变换的电路称为脉冲电路。
与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信号 要用脉冲振荡器。 脉冲波形变换则包括改变脉冲周期、宽 度、幅度、上升和下降时间参数，使这些特性符合要求。
Vm
Vc
0 VI I
R
Vo
（a） Vi
Vim
0
t
t1 t2 t3 t4
Vc Vcm
0
t
Vo
Vom 0 t
-Vom
（ b）
RC微分电路及波形 （a）微分电路；（b）波形图
Vm 0 VI I
RC Vc
Vo
（a） Vc
Vcm
0
t
t1 t2 t3 t4
Vc Vcm
0
t
（b）
RC积分电路及波形图 （a）积分电路；（b）波形图
? 脉冲波形形成 ：用矩形脉冲作开关方波，控制晶体管
开关的工作状态进而控制惰性系统充放电而得到预期的脉 冲波形，如锯齿波、尖脉冲等。 – 波形变换电路有：限幅器，钳位器； – 波形形成电路有：微分电路，积分电路。
补充二： RC积分与微分电路
二、RC积分电路
tW
电路条件： τ= RC >>tW，大时间常数 tW——输入脉冲宽度
1
? 3 VCC ? 3 VCC
1
2 ? 3 VCC
1 ? 3 VCC
1
截止
04:233 1 ? 3 VCC ? 3 VCC
1 截止
?vC(0? ) ? 1 3VCC
求
T1
：??vC(? ) ? VCC ??? ? (R1 ? R2 )C
VC(T1) ? 23 VCC T1 ? (R1 ? R2 )C ln 2
四、脉冲电路分类
双稳态触发器： 施密特触发器： 单稳态触发器： 多谐振荡器（无稳态）：
RS、JK、D、T，主要 主用要于用变于换整脉形冲，周将期非 矩主脉形要冲波用振转于荡为变器矩换：形脉产波冲生矩 宽形度脉，冲改变占空比
? 五、脉冲电路的基本结构：电子开关 +惰性系统
– 惰性系统：带储能元件的线性电路 R、L、C。
趋向（稳态）值x(∞)： ?电容不再充放电，ic=0。此时，电容 可视为开路。
?电感电流不再变化，vL=0。此时，电 感可视为短路。
x(t)
?
x(?
)
?
[x(0?
)
?
x(?
?t
)]e ?
补充二： RC积分与微分电路
一、脉冲波形变换和形成电路
? 脉冲波形变换 ：将输入的波形某些部分削去（限幅
器）；或保持输入波形形状不变，但移动一个直流电平 （钳位器）。
?vC (0? ) ? 2 3VCC 求T2 ：??vC (? ) ? 0
??? ? (R2)C
VC (T2 ) ?
1 3
VCC
T2 ? R2C ln 2
T ? (R1 ? 2R2)C ln2
2、振荡频率的估算 ：
（1）电路振荡频率f
? 振荡周期T： T ? (R1 ? 2R2 )C ln 2
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8.3.1 555 定开时机器瞬构间成VC的(0+多)=0谐；振荡器 VO=1，TD止，充电。 vC
O
vO
O
求周期？
1、电路组成：
VCC
0V T2
T1
2/3VCC
1/3VCC t
t
R D VI1 VI2 VO TD
0 × × 0 导通
2 ? 3 VCC
1 ? 3 VCC
0
导通
不变 不变 2
L=
1 RC
òAdt
三、RC微分电路
tW
电路条件： τ= RC <<tW，小时间常数，R小 tW——输入脉冲宽度
dA L = RC
dt
（a）
（b）
（c）
（d）
几种常见脉冲波形 （a）方波（b）梯形波（c）锯齿波（d）三角波
R
Vc
S
E
1 2C
G
0
Vc E
t0
t
（a）
（b）
（c）
电容充放电电路和充放电曲线 （a）电容充放电电路；（b）充电曲线；（c）放电曲线
? 六、脉冲电路基础
– 阶跃开关信号作用下的一阶电路暂态分析—三要素法。
x(t)
?
x(?
)
?
[ x (0 ?
)?
x(?
?t
)]e ?
补充一：一价线性电路的暂态分析
基础知识
一、什么叫一价电路？
一个独立的储能元件电的压电源路。即经串、并联可化简为RC
（或RL）电路。
短路
例： K C1
R1 +R2
一个独立的 储能元件
下面主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换 电路：（功能、特点及其主要应用简介）
1、施密特触发器： 主要用以将 非矩形 脉冲变换 成上升沿和下降沿都很陡峭的 矩形脉冲；
2、单稳态触发器： 主要用以将 脉冲宽度 不符合 要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的 矩形脉冲；
3、多谐振荡器： 产生矩形脉冲； 4、555定时器。