脉冲波形的产生与变换(1)
脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器 二、由555定时器构成的多谐振荡器 三、 多谐振荡器的应用
3
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
一、 由门电路构成的多谐振荡器
能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。
1、RC环形多谐振荡器
G1 ui1 &
G2 ui2 & uo2
R
C
G3 ui3 & RS
uo (ui1)
动翻转的工作过程
0 ui2
t1 t2 t3
t
(uo1)
G1
G2
ui1 & ui2 & uo2
G3 ui3 &
0 uo uo2
t
R
RS
0
t
ui3
C (a) 电路图
UT
t
0
(b) 波形图
在t2时刻，uo2变为低电平，电容C开始通过电阻R放电。随着放 电的进行，ui3逐渐下降。在t3时刻，ui3下降到UT，使uo（ui1）又 由0变为1，第二个暂稳态结束，电路返回到第一个暂稳态，又 开始重复前面的过程。
24
第7章 脉冲信号的产V生DD及波形变换
ui
ui
号
发
生
器
FF1 Q1 FF2
Q2 FF14 Q14 FF15 Q15 分
C1
C1
C1
C1
频
电
f0
f1
f2
f14
f
路
32768Hz 16384Hz 8192Hz 2Hz
1Hz 17
第7章 脉冲信号的产生及波形变换
模拟声响电路
VCC
R1
84
7
脉冲信号的产生与转换
数字电子技术基础第一节预备知识RC电路在脉冲+V +充电放电+V DD+V充电+V第二节单稳态触发器（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。
112. 加负触发脉冲电路翻转为暂稳态 当t =t 1时，u I 产生负跳变，使u 01由低电平跳变为高电平， 由于电容两端电压u C 不能突变，因而使u R 产生同样的正跳变，G 2的输出u 02从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程： 1 0 ► 0 ► 1 正反馈过程： u I ↓→u 01↑→u R ↑→u 02↓ ┗ ━ ━ ━ ━┛ 结果使得电路迅速进入G1门关闭、G2门打开的暂稳状态。
暂稳状态3. 电路自动返回稳态 电路在暂稳态期间，u 01为高电平，经R 到地不断对电容充电，使u C 按指数规律上升，u R 按指数规律下降，当u R 下降到G 2门的阈值电压时，电路将产生下列的正反馈过程： 1 1 ► 0正反馈过程：C 充电→u C ↑→u R ↓→u 02↑→u 01↓ ┗━━━━━┛ 结果使得电路自动返回到G 1打开、G 2关闭的稳态。
暂稳态的持续时间，即输出脉冲宽度t w 与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，t W 越宽。
脉冲宽度：t W ≈0.7RC1 1t re =(3～5)RC fmax =1/（t w+t re）三、单稳态触发器的应用单稳态触发器在数字电路中一般用于整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）、定时（产生一定宽度的矩形波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。
数字电子技术基础习题第三节多谐振荡器1. 第一暂稳态及其自动翻转的过程 假定在接通电源的瞬间，电路最初处于G 1关闭、G 2打开状态（设这时为电路的第一暂稳态），即u 01=1，u 02=0。
数字电子技术-脉冲波形的产生与变换
3
锯齿波变换的应用
在数字电子技术中，锯齿波的变换常用于产生矩 形波等脉冲波形，这些波形在信号处理、测量和 控制等领域有广泛的应用。
04
脉冲波形产生与变换的方法
数字方法
数字方法是指通过数字电路和数字信号处理技术来产生 和变换脉冲波形。
数字方法可以通过编程实现各种不同的脉冲波形，如矩 形波、三角波、正弦波等。
数字电子技术-脉冲波形 的产生与变换
• 引言 • 脉冲波形的产生 • 脉冲波形的变换 • 脉冲波形产生与变换的方法 • 脉冲波形产生与变换的实际应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
脉冲波形是指具有特定形状、幅 度、宽度和重复频率的波形，广 泛应用于数字电子技术中。
02
脉冲波形的产生与变换是数字电 子技术中的重要内容，涉及到信 号处理、通信、控制等多个领域 。
光纤通信
在光纤通信中，脉冲波形产生与变换技术用于生成高速光脉冲，实现大容量、高速的光信号传输。通 过调制技术，将数字信号加载到光脉冲上，提高通信系统的传输效率和可靠性。
在测量技术中的应用
时间测量
利用脉冲波形产生与变换技术，可以生成精确的时间间隔和频率，用于时间测量和计时 应用。例如，高精度计数器和频率计等测量仪器利用脉冲波形产生与变换技术实现高精
数字方法具有精度高、稳定性好、易于实现复杂波形等 优点。
数字方法还可以实现脉冲波形的调制和解调，广泛应用 于通信、雷达、测控等领域。
模拟方法
01
模拟方法是指通过模拟 电路和模拟信号处理技 术来产生和变换脉冲波 形。
02
模拟方法具有简单、直 观、易于实现等优点。
03
模拟方法可以通过简单 的RC电路、LC电路等实 现矩形波、锯齿波等基 本脉冲波形。
脉冲波形产生与变换电路(课件)
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路 直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC 电路组成。
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,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1 门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL 门电路和CMOS 门电路组成。
由于TTL 门电路的速度比CMOS 门电路的速度快, 故TTL 门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS 门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL 门电路组成的多谐振荡器由TTL 门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC 延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
① 简单环形多谐振荡器(a) (b)uo图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
脉冲波形的产生和变换试题及答案
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L, b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
脉冲 波形的产生和变换
第一节佛教
2.佛教的基本教义 (1)四谛说 四谛是佛教各派共同承认的
基础教义。所谓“谛”，有“真理”或“ 实在”，的意思，是印度哲学通用的概念 。“四谛”就是佛教中的四条真理，即苦 谛、集谛、灭谛和道谛。由于这四条是神 圣的真理，所以“四谛”又称为“四圣谛 ”。其核心是宣扬整个世界和全部人生为 无边之苦海。四谛又可分为两部分，苦、 集二谛说明人生的本质及其形成的原因， 灭、道二谛指明人生解脱的归宿和上解一页脱下一之页 返回
部派佛教时期(约前4世纪中叶一1世纪中 叶)公元前4世纪至公元1世纪，即释迎牟 尼去世后的100年到400年间，佛教教团 出现了分裂。最初分为尊崇传统、保守旧 规的上座部和较为进取、强调改革上和一页发下一展页 返回
第一节佛教
大乘佛教时期(约1世纪中叶7世纪)大约在 公元1世纪左右，佛教发生了大的分化， 分出大乘佛教和小乘佛教。从此，佛教发 展进入了一个新的阶段。“乘”，是“承 载”或“道路”的意思，大乘是大道，小 乘即是小道。小乘和大乘两派，对佛教教 义的解释和理解有分歧。小乘保持原来的 教义，以释迎牟尼为教主，以《阿含经》 为主要经典。大乘则对原有的教义有所修 正、有所发展，认为三世十方有无数佛， 并以《般若经》、《维摩经》、《法华经
藏传佛教主要是印度密教与藏区本教融合 形成的具有西藏地方色彩的佛教，俗称喇 嘛教。流传于中国的藏、蒙古、裕固、纳 西等民族地区，以及不丹、锡金、尼泊尔 、蒙古和俄罗斯的布里亚特等国家和地区 。它的经典属于藏语，故亦称藏语上系一页佛下一教页 返回
第一节佛教
3.佛教在中国的传播 佛教自印度传入中国以后，经过流传发展
波形的分析及其应用。 4.了解555定时器内部结构框图、基本原理及典型应用。
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第一节 概述
数电8脉冲波形的变换与产生
通过改变振荡器的频率，可以获得不 同频率的8脉冲波形。
利用数字电路中的定时器，可以产生 具有特定频率的8脉冲波形。
倍频器和分频器
利用数字电路中的倍频器和分频器， 可以将输入的8脉冲波形进行倍频或 分频，从而得到不同频率的输出。
8脉冲波形的相位变换
相位延迟
通过在数字电路中添加相位延迟器，可以改 变8脉冲波形的相位。
01
03
程序设计
编写程序以控制单片机产生8脉冲波形， 包括定时器配置、I/O端口控制等。
波形输出
通过单片机的I/O端口输出8脉冲波形。
05
04
编译与下载
将程序编译成可在单片机上运行的二 进制文件，并通过适当的下载工具将 程序下载到单片机中。
04 数电8脉冲波形的变换
8脉冲波形的频率变换
频率变换
定时器
波形输出
将设计的数字电路连接至 适当的输出设备，如LED 灯、数码管等，以显示8 脉冲波形。
基于FPGA的8脉冲波形产生
FPGA芯片选择
选择具有足够逻辑资源、I/O端口和时 钟资源的FPGA芯片。
编译与配置
将设计好的程序编译成可在FPGA上 运行的配置文件，并通过适当的配置 接口将配置文件下载到FPGA芯片中。
移相器
利用数字电路中的移相器，可以将输入的8脉冲波 形进行移相，从而得到不同相位的输出。
触发器
利用数字电路中的触发器，可以产生具有特 定相位的8脉冲波形。
8脉冲波形的幅度变换
幅度调节器
通过在数字电路中添加幅度调 节器，可以改变8脉冲波形的
幅度。
电压比较器
利用数字电路中的电压比较器， 可以将输入的8脉冲波形进行 幅度比较，从而得到不同幅度
数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件
v I' vO1 vO __________________ |
于是电路的状态迅速转换为 vO VOH VDD 。
' 由此可知，输入信号 v I 上升的过程中电路的状态发生转换是在 vI VTH 时，把此 时对应的输入电压值称为上限阈值电压，用 VT 表示。
1
使 v O1 迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能跃变，所以v I2 也同时跳变到低电平，并 使 vO 跳变为高电平，电路进入暂稳态。这时即使 vd 回到低电平， vO 的高电平仍将维持。 与此同时，电容C开始充电。
③暂稳态维持一段时间后自行回到稳态。随着充电过程的进行， v I2 逐渐上升，当上升到 略高于 VTH 时，又引发另外一个正反馈过程
根据以上分析，电路中各点电压波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W RC ln VDD 0 RC ln 2 0.69RC VDD VTH
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL VDD
微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在 v I 的脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况 下，电路仍能正常工作，但是输出脉冲的下降沿较差。
根据以上分析，电路中各点电压的波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W ( R RO )C ln
VOH VOL VTH VOL
式中RO 为反相器 G 1 输出为低电平时的输出电阻。
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL
积分型单稳态触发器的优点是抗干扰能力较强。它的缺点是输出波形的边沿比较差。 此外，积分型单稳态触发器必须在触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度时才能正常工作。
脉冲波形的产生与变换
5.1.2矩形脉冲波形参数
由于脉冲波形是各种各样的，所以， 用以描述各种不同脉冲波形特征的参数 申不一样。例如用描述矩形脉冲的参数 就和锯齿波的参数不一样。所以，我们 仅以矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的参 数。 图5—2所示，为实际的矩形脉冲波 形，用以下几个主要参数表示.
图5—2 矩形脉冲的主要参数
1．脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大变化幅度。 2．脉冲宽度twm—一脉冲波形前、后沿0.5Vm 处的时间间隔 3．上升时间tr—一脉冲前沿0．1Vm上升到 0.9Vm所需要的时间。 4. 下降时间tf——脉冲后沿从0．9Vm下降到 0.1Vm所需要的时间。 5．脉冲周期T——在周期性连续脉冲中，两个 相邻脉冲间的时间间隔。有时也用重复频率 f=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。
5.1.3最简单的脉冲波形变换电路—— 微分电路和积分电路 1．微分电路
微分电路可以将输入矩形脉冲的跳变部分 选择出来，形成一对正负尖脉冲。因此，微分 电路是——个最简单的波形变换电路，它可将 矩形脉冲变换为一对正负尖脉冲。 微分电路的形式就是一个RC串联电路， 输出电压为电阻R两端的电压。如图5—3(a)所 示。
5.3 单稳态触发器
5.3.1 TTL微分型单稳态电路 5.3.2 TTL积分型单稳态路 5.3.3 555定时器构成的单稳态触发器
一、电路组成
由两个或非门和RC电路组成，如图5—6(a) 所示。
脉冲波形的产生与变换
02
脉冲波形的产生
矩形脉冲的产生
矩形脉冲：通过将电压快速地加到高 电平然后减到低电平，再重复这个过 程，可以产生矩形脉冲。
矩形脉冲的宽度和高度可以通过改变 电压的上升和下降速度以及高低电平 的电压值来调整。
三角脉冲的产生
三角脉冲：三角脉冲可以通过比较器电路产生，当输入信号大于某个阈值时，比 较器输出高电平，否则输出低电平。
脉冲波形产生与变换技术的实际应用
为了更好地发挥脉冲波形产生与变换技术的优势，未来研究可以加强该技术在各领域的实 际应用研究。通过与产业界的合作，推动脉冲波形产生与变换技术的成果转化，为经济发 展和产业升级提供技术支持。
感谢您的观看
THANKS
压力传感器
通过检测压力变化产生的 脉冲波形，实现对压力的 测量。
温度传感器
利用热敏元件产生的脉冲 波形，实现对温度的测量。
在医学领域的应用
超声成像
利用超声波产生的脉冲波形，通 过接收反射回的脉冲信号进行成
像。
核磁共振成像
通过施加脉冲磁场和射频脉冲， 获取组织中的氢原子核磁矩信息，
重建图像。
脉冲激光治疗
目的和意义
随着科技的发展，脉冲波形在各个领 域的应用越来越广泛，对脉冲波形产 生与变换的研究具有重要的实际意义。
此外，脉冲波形的产生与变换也是信 号处理领域的重要研究方向之一，对 于推动相关领域的发展具有重要意义。
研究脉冲波形的产生与变换，有助于 深入了解信号的特性和传播规律，为 信号处理、通信系统设计等领域提供 理论支持和技术指导。
够将输入的脉冲波形进行变换，得到所需的输出波形。实验结果表明，
该算法具有快速、准确和稳定的特点。
03
脉冲波形在各领域的应用
数字电子技术教学课件-第06章 脉冲波形的产生与变换
24
2. 脉冲整形
在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波 形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器 整形，可波 畸以形 变获得比较理想的矩形脉冲波形边 振。沿 荡
图6-12 脉冲整形
03.04.2021
25
3．脉冲鉴幅 将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发
器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输 出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲
当uI上升，使得uI1 =UTH时，电路会产生如下正 反馈过程：
03.04.2021
17
电 路 会 迅 速 转 换 为 G1 导 通 、 G2 截 止 ， 输 出 为 UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值 称为施密特触发器的上限触发转换电平UT+。显然， uI继续上升，电路的状态不会改变。
特点： ⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持 和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平 触发。 ⑵电压传输特性特殊，电路有两个转换电平 （上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡 峭的矩形脉冲。
03.04.2021
14
6.2.1 用集成门电路构成的施密特触发器
42
2. 脉冲定时
单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲， 利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间 内动作(或者不动作)。
03.04.2021
图6-19 脉冲定时
43
6.4 多谐振荡器 6.4.3 石英晶体振荡器
03.04.2021
3. 对输入触发脉冲宽度的要求
在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的 宽度tw1应小于输出脉冲的宽度tw，即tw1＜tw，否则电 路不能正常工作。
脉冲波形的产生和变换试题及答案解析
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L,b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
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编辑ppt
4
10. 2 施密特触发器
施密特触发器(schmitt Trigger)的特点：
（1）属于电平触发,当输入信号达到一定电压值时,输出 电压会发生突变，输入信号增加和减少时，电路有不同 的阈值电平。
（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得很陡。
VO
VOH
利用施密特触发器的回差特性，可以用于 对信号进行整形、波形变换、幅度限幅等。
1.用于波形变换
图10.2.7 用施密特触 发器实现波形变换
编辑ppt
12
2.用于脉冲整形
(a)当传输线上电 容较大时，波形的 上升沿和下降沿将 明显变坏。 (b)当传输线较长而 且接收端的阻抗与 传输线的阻抗不匹 配时，在波形的上 升沿和下降沿将产 生振荡现象。
?
vo1 应该产生负跳变。 编辑ppt
0
t17
(2) 电路进入暂稳态：
0vO1
vO2 1
vI
vO1
vR
vO2
G1 ≥1
vO1 ＝ 0 ，vO2 ＝ 1, 同时： vI
+5V
电容C应
vo2
1 G2 vR
CR
VDD
R4
该充电
T4 vo1 C
T5
R
VDD 编辑ppt
0
t
vR
Vth
0
t
只要 vR < Vth ，仍 然维持暂稳态。
编辑ppt
16
10. 3. 1 用门电路组成的单稳态触发器
一、微分型单稳态触发器 (1) 稳态：vo1=1，vo2 =0
1.电路组成及工作原理
vI
vO1
vO2
0 t1
t
vo1
G1 ≥1
1 G2
vR
CR
0
vR
t
vI 图10.3.1 VDD
?
0
t
当t1 时刻输入触发信号， vo2
即vI 发生正跳变后，
VI1
VO1 VO
VO从VDD跳变为0;
此时对应的VI称为VT-,即负向阈值电压；
R
R
VV 2 •V 1 •V
I1
th RR T RR DD
R1
2
1
2
1
V (1- R )V T
th 编辑ppt
8
2
2、工作波形图和传输特性曲线：
V
VO
IVT
VDD
V+ T-
0
VO
VDD
0
t
0
VT- VT+
VI
R
t
V 2 1 V
T
R
th
2
通过调节R1, R2 的比值， 调节回差电压的大小。
编辑ppt
回差电
压
9
*10.2.2 集成施密特触发器
TTL集成施密特触发器 7413
图10.2.3 带与非功能编的辑pTpt TL集成施密特触发器 10
CMOS集成施密特触发器CC40106：
1
VI
VO
编辑ppt
11
10.2.3 施密特触发器的应用
18
（3）从暂稳态自动返回稳态
当 vR = Vth时，发生以下正反 vi
馈：(设此时触发脉冲已消失)
C充电 vR
vO2
vO1
0
t1
vo1
所以,一旦 vR = Vth ,立即 0
回到稳态：vO2= 0, vO1=1。 vR
vO1
vO2
Vth
G1 ≥1
0
1 G2
vo2
vR
vI
CR 编辑ppt
0
VDD
t t t t
数字电子技 术基础
制作人：吴亚联 湘潭大学信息工程学院
编辑ppt
1
第十章 脉冲波形的 产生和整形
§10.1 概述
§10.2 施密特触发器 §10.3 单稳态触发器
§10.4 多谐振荡器
§10.5 555定时器及其应用
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2
10.1 概 述
获得矩形脉冲波形的两种方法 ：
1）利用各种形式的多谐振荡器电路， 直接产生矩形脉冲；
2）通过整形电路把已有的周期性变化 的波形变换为矩形脉冲。实现这一变换功能 的过程，称作“整形”。
常用的整形电路 有单稳态触发器和施 密特触发器 。
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3
图10.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数
1、脉冲周期T;
5、下降时间tf
2、脉冲幅度Vm
6、占空比q
3、脉冲宽度tw
q= tw / T
4、上升时间tr
由外界触发
暂稳态
自动返回
什么电路可以自动返回稳态 ?
理解 : 2.在“暂稳态”上停留的时间有多长 ? 该
时间由什么决定 ? 编辑ppt
15
单稳态触发器的电路形式:
单稳态触发器可以由分立元件构 成、门电路构成、还有专门的单稳集 成电路以及由555电路构成等等。
下面介绍门电路组成的单稳态触发器：
19
vO1
vO2
vi
G1 ≥1
1 G2 vR
0
t1
vo1
t
CR
vI
VDD
0
t
2. 主要参数计算：
vR
Vth
（1）输出脉冲宽度tW
0
t
即暂稳态维持时间。 vo2
v(0)0,v()V
tW
R
R
RC
DD
0 t1 t2
t
编辑ppt
20
v(0)0,v()V
R
R
DD
RC
v ( t) v ( ) v ( 0 ) v ( ) e t
编辑ppt
14
图10.2.9 用施密特触发器鉴别脉冲幅度
10. 3 单稳态触发器
单稳态触发器具有以下特点：
1）电路有一个稳态、一个暂稳态； 2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态转到暂稳态； 暂稳态维持一段时间后，电路会自动返回稳态。 3）暂稳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。
输入电压VI 由小变大使电路输出发生突变 所对应的值称为VT+,即正向阈值电压；
R
V V 2 •V
I1
RR th
T
1
2 编辑ppt
R
V (1 1 )V
T
R
th
2
7
R2
VI
R1
1
1
VI1
VO1
VO
当VI1>Vth时,电路状态维持VO=VDD不变。
（3）VI上升到最大值后开始下降，当VI1= Vth时，发生正反馈：
(c)当其他脉冲信 号叠加到矩形脉冲 信号时，信号上将 出现附加的噪声。
图1编0辑.2pp.t8 用施密特触发器对脉冲13整形
3.用于脉冲幅度鉴别
例如，输入信号为幅度不等的一串脉冲，需要消除 幅度较小的脉冲，而保留幅度大于Vth的脉冲。
只要将施密特触发器的正向阈值电压VT+调到规定的 Vth，便可实现：
根据叠加原理：
R
R
V 2 V 1 V
I1 RR I RR O
1
编2辑ppt
1
2
6
R2
VI
R1
1
1
VI1
VO1
R
R
V 2 V 1 V
I1 RR I RR O
1
2
1
2
VO
（1）VI=0时，VO=0, ∴VI1≈0; （2）VI增加到使VI1= Vth时，发生正反馈：
VI1
VO1 VO 使VO迅速跳变为VDD；
“回差特性
”V= VT+ - VT-
VOL
VT- VT+
VI
施密特触发器的电编压辑pp传t 输特性
5
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
R2
R1
G1
G2
VI
1
1
VI1
VO1
1
VI
VO
VO
（a）电路
(b)图形符号
1、工作原理：设G1、G2是CMOS电路，阈值电压
Vth=VDD /2, R1< R2 ; VI 为三角波。