数字电路全套PPT课件--第9章脉冲波形的产生和整形
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脉冲波形的产生与整形优秀课件
三、阈值电压 集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应
的临界输入信号电压，用VTH 表示。 通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈
值电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压， CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。
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三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理 前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进
后特性。
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施密特触发器 a）电路图 b）传输特性 c）波形图
由于该施密特触发器两阈值电平为1/3VCC和 2/3VCC，
因而该电路存在1/3VC脉C冲的波形回的产差生与电整形压优秀。课件
思考题与习题
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暂稳态：
由外界触发
暂稳态
自动返回
稳定状态
稳定状态
或 t =τ ln vC ( ) - vC (0 +) vC ( ) - vC ( t )
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6.2 555定时器
555定时器是将模拟电路和数字电路集 成于一体的电子器件。它使用方便,带负载 能力较强, 目前得到了非常广泛的应用。
单定时器 型号：
双极型——555 单极型——7555
多谐振荡器波形图 脉冲波形的产生与整形优秀课件
（1） 工作原理
1► 0
0► 1
+
1正. 反第馈一过暂程稳：态及其自动翻转的过程 假定在接通电源的瞬间， 电暂路稳最态）初，处即于u┗I━Gu↑━0→11━关=━u1闭0━，1┛↓、u→0G2u=20打02↑。开状此态时（，设uO这1经时电为阻电R路到的u第O2一对 电u发I的结暂容生电果稳C下充位导态述电不致，正，断G即反1u上u馈门I0的升1过迅=电，0程速脉，位冲当：打波u等形u0开的2I于上产=，生1u升与。CG整到与形2优门Gu秀0课迅12件门之速的和关阈。闭值随，电着电压充路V电进TH的入后进第，行二电，路
数字电路ppt-第九章脉冲波形的产生与整形
（7脚）
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
接通电源前：电容 u出1，CA2输出0 Q=1，Q#=0，uo输出
高电平，VTD截止 ，此为电路的初始 状态
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
初始状态下电容充电 ，UC缓慢升高，时间 常数为 τ1=（R1+R2)C
数字系统中，数字信号的载体是某种脉冲波形
脉冲信号是一种持续时间极短的电流或电压tf：波下形降时。间 凡不具t备r：连上升续时正间弦波形状的信号，都称为脉冲信号。
最常用的脉冲信号是矩形脉冲和方波。
T-tw是脉冲的休止期 tw/T是脉冲的占空比
理想矩形脉冲波形
Um： 脉冲电
压幅度
tw：脉冲宽度 T：脉冲周期
20XX年复习资料
大学复习资料
专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
第九章 脉冲波形的产生与整形
9.1 概 述 9.2 555定时器 9.3 用555定时器构成自激多谐振荡器 9.4 用逻辑门构成的自激多谐振荡器 9.5 石英晶体振荡器 9.6 单稳态触发器 9.7 施密特触发器
9.1 概述
当UC升至2Ucc/3时， CA1输出跳变为0， Q#=1，Q=0，uo输出 低电平，VTD饱和导 通
此是一种暂稳态
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
VTD饱和导通，电容 通过R2放电，时间常 数为τ2=R2C
当UC降至Ucc/3时， CA2输出跳变为0， Q#=0，Q=1，uo输出 高电平，VTD截止
用555单定时器构成单稳态触发 器
9.6.1 用555单定时器构成单稳态触发器
四．触发脉冲的脉冲 宽度（即uI的低电 平持续时间）必须 小于电路输出的脉 冲宽度，否则电路 不能正常工作。
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
接通电源前：电容 u出1，CA2输出0 Q=1，Q#=0，uo输出
高电平，VTD截止 ，此为电路的初始 状态
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
初始状态下电容充电 ，UC缓慢升高，时间 常数为 τ1=（R1+R2)C
数字系统中，数字信号的载体是某种脉冲波形
脉冲信号是一种持续时间极短的电流或电压tf：波下形降时。间 凡不具t备r：连上升续时正间弦波形状的信号，都称为脉冲信号。
最常用的脉冲信号是矩形脉冲和方波。
T-tw是脉冲的休止期 tw/T是脉冲的占空比
理想矩形脉冲波形
Um： 脉冲电
压幅度
tw：脉冲宽度 T：脉冲周期
20XX年复习资料
大学复习资料
专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
第九章 脉冲波形的产生与整形
9.1 概 述 9.2 555定时器 9.3 用555定时器构成自激多谐振荡器 9.4 用逻辑门构成的自激多谐振荡器 9.5 石英晶体振荡器 9.6 单稳态触发器 9.7 施密特触发器
9.1 概述
当UC升至2Ucc/3时， CA1输出跳变为0， Q#=1，Q=0，uo输出 低电平，VTD饱和导 通
此是一种暂稳态
用555定时器构成的自激多谐振荡器
9.3.2 工作原理
VTD饱和导通，电容 通过R2放电，时间常 数为τ2=R2C
当UC降至Ucc/3时， CA2输出跳变为0， Q#=0，Q=1，uo输出 高电平，VTD截止
用555单定时器构成单稳态触发 器
9.6.1 用555单定时器构成单稳态触发器
四．触发脉冲的脉冲 宽度（即uI的低电 平持续时间）必须 小于电路输出的脉 冲宽度，否则电路 不能正常工作。
脉冲波形的产生和整形电路PPT课件
知识点精讲
【解】先求电路的时间常数τ
= RC = 20 × 103 × 200 × 20−12 = 4 × 10−6 = 4
再求方波的脉宽 ，方波脉宽为周期的一半，即
1
1
= =
=
= 5 × 10−5 = 50
3
2 2 2 × 10 × 10
1
由计算可知， < 5 ，该题所示电路是微分电路。
试估算电路的振荡周期，画出 和0 的波形。
【分析】多谐振荡器又称为无稳态电路，它只有两个暂稳态，
没有稳态，两个暂稳态交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。
【解】电路的振荡周期由下式计算:
= 0.7 1 + 22
= 0.7 × (4.7 × 103 + 2 × 4.7 × 103 ) × 0.1 × 10−6
知识点精讲
【知识点1】RC波形变换电路的分析与计算
【例1】图9-5所示电路中，R=20kΩ，C=200pF，若输入f=10kHz的连续方波，试分析此电路是否
满足RC微分电路的条件?
【分析】组成微分电路应满足两个条件:
（1）输出信号取自RC电路中电阻R的两端，即0 = ;
（2）电路时间常数τ应远小于输入的矩形波脉冲宽度 ，即τ≤15 。
知识清单
3.555定时器的应用
（1）用7555定时器构成单稳态电路，电路如图9-2所示:
输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ脉冲宽度 ：
≈ 1.1
知识清单
（2）用555定时器构成多谐振荡器，电路如图9-3所示:
振荡频率：
=
1.44
1 + 22
知识清单
（3）用555定时器构成施密特触发器，电路如图9-4所示:
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tr 0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm Tw T 图6.1.2 描述矩形脉冲特性的主要参数 Vm tf
脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的 时间间隔。用频率f = 1/T表示单位时间内脉冲重 复的次数。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
tr
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm Tw
数字电路全套课件
第九章 脉冲波形的产生和整形
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.1 概述
9.2 555定时器电路及其功能
9.3 施密特触发器 9.4 单稳态触发器 9.5 多谐振荡器
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.1
概
述
数字系统中除了组合逻辑电路和时序逻辑电路外，还有 一种脉冲电路。脉冲电路主要的作用是产生脉冲信号和进行 脉冲信号的变换，本章就是叙述这方面的内容。
第九章 脉冲波形的产生和整形 VCO没接电压
若7脚经电阻与电源相 接；则Vo为高电平， Vo~也 为高电平；Vo为低电平， Vo ~也为低电平。
Vo~
TR(V2) ﹤1/3Vcc ﹥1/3Vcc ﹥1/3Vcc ﹤1/3Vcc
TH(V1) ﹤2/3Vcc ﹤2/3Vcc ﹥2/3Vcc ﹥2/3Vcc
第九章 脉冲波形的产生和整形
则上比较器C1的反相端“＋”加上的参考电压VR1=2／ 3Vcc，下比较器C2的同相端“一”加的参考电压VR2= 1／3Vcc。 若触发端TR´的输入电压(2脚)V2≤1／3Vcc，下比较器C2输 出为“0” ，否则为“1”。
若阈值端TH的输入电压(6脚) V1≥2／3Vcc时,上比较器C1 输出为“0” ，否则为“1” 。
第九章 脉冲波形的产生和整形 2、控制电压端VCO (5脚) 外加电压可改变两个比较 器的参考电压， VR1=VCO ;VR2= 1／2Vco。 若不用时，通常将 它通过电容（0.01uf左 右）接地。而不是悬空， 以免引入干扰。
放电管TD的输出端DISC为集电极开路输出，其集电极最 大电流可达50mA，因此具有较大的带灌电流负载的能力。 若复位端RD´加低电平或接地，可使电路强制复位，不管 555电路原处于什么状态，均可使它的输出为“0”电平。 反相器是一个缓冲器， 为提高带载能力。
一、基本概念
1、脉冲：从广义上说，凡是不具有连续正弦 形状的信号 都可称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。 2、脉冲电路：就是用来产生、变换、整形脉冲信号的电 路。
第九章 脉冲波形的产生和整形
3、属性：模拟电路。
4、脉冲单元电路的组成有三种形式： (1) 由分立元件（三极管、R、L、C器件）组成。(不讲） (2) 由集成逻辑门及R、L、C器件组成。 （不讲） (3) 由专用集成电路及R、L、C器件组成。 5、脉冲单元电路的主要形式为： (1) 施密特触发器 (2) 单稳态触发器 (3) 多谐振荡器
RC L R
公式使用条件：
1、电路中仅有1个电抗元件； 2、激励信号是阶跃信号，或分段区间是常数。 计算信号从某个初始值 x (0)变化到某个特定值 x (t) 所需 要的时间： x ( ) x ( 0)
t ln
x( ) x( t )
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.2 555定时器电路及其功能
占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q = tW / T。
注意：三个测量点：0.1Vm、0.5Vm、0.9Vm。
第九章 脉冲波形的产生和整形
四、三要素公式
x( t ) x( ) [ x(0) x( )]e
终止值 初始值
t
）看成短（开）路,保留原有的电压(流)值 2、求x(∞)：电容（电感）看成开（短）路 3、求时间常数：
555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。它可以制作出 多种多样的实用电路。本节我们研究其电路原理、功能及应用。
一、电路的组成
它有两个比较器C1和 C2，每个比较器的一个输 入端接到三个R电阻组成 的分压器上，输出分别接 SR触发器输入端。 555集成电路的输出级 为推拉式结构， 此外芯片 内部还有一个集电极开路 的放电晶体管TD。
二、几种常见的脉冲波形
第九章 脉冲波形的产生和整形
下面主要介绍：1、555定时器电路及其功能 2、施密特触发器及其应用 3、单稳态触发器及其应用
4、多谐振荡器。
第九章 脉冲波形的产生和整形
三. 脉冲波形参数 幅度、频率、相位 正弦信号可以用“三要素”完全描述： 脉冲信号 无法被完全 描述，只能 用一些参数 近似描述！
S(C2) R(C1) 0 1 1 0 1 1 0 0
Q 1 不变 0 1(不定)
OUT(VO ) 1 不变 0
DIS(TD) 截止 不变 导通
1(不定) 截止(不定)
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.3 施密特触发器
一、施密特触发器特性
施密特触发器是一种脉冲信号的整形电路，它与一般触发 器一样，有两个稳定的工作状态，但它与前面第几章介绍的触 发器又有如下不同点： 1. 施密特触发器属于电平触发，缓慢变化的信号也可作为 触发输入信号，当输入信号达到某一特定的阈值时，输出电平 会发生突变，也就是说施密特触发器会从一个稳态翻转到另外 一个稳态。 2. 对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阈值电 平Vt+和Vt- ，也就是引起输出电平突变的输入电平不同，具有 滞后电压传输特性，此特性又称回差特性。如下图所示：
tf
第九章 脉冲波形的产生和整形
Vm
T 图6.1.2 描述矩形脉冲特性的主要参数
脉冲宽度tW：从脉冲前沿（上升沿）到达0.5 Vm起，到脉冲后沿 （下降沿）到达0.5 Vm为止的一段时间。 上升时间tr ：脉冲上升沿从0.1 Vm上升到0.9 Vm所需要 的时间。
下降时间tf ：脉冲下降沿从0.9 Vm下降到0.1 Vm所需要 的时间。
输出缓冲器
第九章 脉冲波形的产生和整形 集成555电路的八个 引脚的作用及名称为： 脚1 接地端 GND
脚2 触发器输入端 TR
脚3 脚4 脚5 脚6 脚7 脚8 输出端 复位端 控制端 阈值输入端 放电端 电源端 OUT
R D
VCO TH DIS Vcc
二、功能
555定时器的功能主 要由上下两个比较器C1、 C2的工作状况决定的。 1、比较器的参考电压由 分压器提供，在电源与 地端之间加上Vcc电压， 且控制端VCO悬空。
脉冲周期T：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的 时间间隔。用频率f = 1/T表示单位时间内脉冲重 复的次数。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
tr
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm Tw
数字电路全套课件
第九章 脉冲波形的产生和整形
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.1 概述
9.2 555定时器电路及其功能
9.3 施密特触发器 9.4 单稳态触发器 9.5 多谐振荡器
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.1
概
述
数字系统中除了组合逻辑电路和时序逻辑电路外，还有 一种脉冲电路。脉冲电路主要的作用是产生脉冲信号和进行 脉冲信号的变换，本章就是叙述这方面的内容。
第九章 脉冲波形的产生和整形 VCO没接电压
若7脚经电阻与电源相 接；则Vo为高电平， Vo~也 为高电平；Vo为低电平， Vo ~也为低电平。
Vo~
TR(V2) ﹤1/3Vcc ﹥1/3Vcc ﹥1/3Vcc ﹤1/3Vcc
TH(V1) ﹤2/3Vcc ﹤2/3Vcc ﹥2/3Vcc ﹥2/3Vcc
第九章 脉冲波形的产生和整形
则上比较器C1的反相端“＋”加上的参考电压VR1=2／ 3Vcc，下比较器C2的同相端“一”加的参考电压VR2= 1／3Vcc。 若触发端TR´的输入电压(2脚)V2≤1／3Vcc，下比较器C2输 出为“0” ，否则为“1”。
若阈值端TH的输入电压(6脚) V1≥2／3Vcc时,上比较器C1 输出为“0” ，否则为“1” 。
第九章 脉冲波形的产生和整形 2、控制电压端VCO (5脚) 外加电压可改变两个比较 器的参考电压， VR1=VCO ;VR2= 1／2Vco。 若不用时，通常将 它通过电容（0.01uf左 右）接地。而不是悬空， 以免引入干扰。
放电管TD的输出端DISC为集电极开路输出，其集电极最 大电流可达50mA，因此具有较大的带灌电流负载的能力。 若复位端RD´加低电平或接地，可使电路强制复位，不管 555电路原处于什么状态，均可使它的输出为“0”电平。 反相器是一个缓冲器， 为提高带载能力。
一、基本概念
1、脉冲：从广义上说，凡是不具有连续正弦 形状的信号 都可称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。 2、脉冲电路：就是用来产生、变换、整形脉冲信号的电 路。
第九章 脉冲波形的产生和整形
3、属性：模拟电路。
4、脉冲单元电路的组成有三种形式： (1) 由分立元件（三极管、R、L、C器件）组成。(不讲） (2) 由集成逻辑门及R、L、C器件组成。 （不讲） (3) 由专用集成电路及R、L、C器件组成。 5、脉冲单元电路的主要形式为： (1) 施密特触发器 (2) 单稳态触发器 (3) 多谐振荡器
RC L R
公式使用条件：
1、电路中仅有1个电抗元件； 2、激励信号是阶跃信号，或分段区间是常数。 计算信号从某个初始值 x (0)变化到某个特定值 x (t) 所需 要的时间： x ( ) x ( 0)
t ln
x( ) x( t )
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.2 555定时器电路及其功能
占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q = tW / T。
注意：三个测量点：0.1Vm、0.5Vm、0.9Vm。
第九章 脉冲波形的产生和整形
四、三要素公式
x( t ) x( ) [ x(0) x( )]e
终止值 初始值
t
）看成短（开）路,保留原有的电压(流)值 2、求x(∞)：电容（电感）看成开（短）路 3、求时间常数：
555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。它可以制作出 多种多样的实用电路。本节我们研究其电路原理、功能及应用。
一、电路的组成
它有两个比较器C1和 C2，每个比较器的一个输 入端接到三个R电阻组成 的分压器上，输出分别接 SR触发器输入端。 555集成电路的输出级 为推拉式结构， 此外芯片 内部还有一个集电极开路 的放电晶体管TD。
二、几种常见的脉冲波形
第九章 脉冲波形的产生和整形
下面主要介绍：1、555定时器电路及其功能 2、施密特触发器及其应用 3、单稳态触发器及其应用
4、多谐振荡器。
第九章 脉冲波形的产生和整形
三. 脉冲波形参数 幅度、频率、相位 正弦信号可以用“三要素”完全描述： 脉冲信号 无法被完全 描述，只能 用一些参数 近似描述！
S(C2) R(C1) 0 1 1 0 1 1 0 0
Q 1 不变 0 1(不定)
OUT(VO ) 1 不变 0
DIS(TD) 截止 不变 导通
1(不定) 截止(不定)
第九章 脉冲波形的产生和整形
9.3 施密特触发器
一、施密特触发器特性
施密特触发器是一种脉冲信号的整形电路，它与一般触发 器一样，有两个稳定的工作状态，但它与前面第几章介绍的触 发器又有如下不同点： 1. 施密特触发器属于电平触发，缓慢变化的信号也可作为 触发输入信号，当输入信号达到某一特定的阈值时，输出电平 会发生突变，也就是说施密特触发器会从一个稳态翻转到另外 一个稳态。 2. 对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的阈值电 平Vt+和Vt- ，也就是引起输出电平突变的输入电平不同，具有 滞后电压传输特性，此特性又称回差特性。如下图所示：
tf
第九章 脉冲波形的产生和整形
Vm
T 图6.1.2 描述矩形脉冲特性的主要参数
脉冲宽度tW：从脉冲前沿（上升沿）到达0.5 Vm起，到脉冲后沿 （下降沿）到达0.5 Vm为止的一段时间。 上升时间tr ：脉冲上升沿从0.1 Vm上升到0.9 Vm所需要 的时间。
下降时间tf ：脉冲下降沿从0.9 Vm下降到0.1 Vm所需要 的时间。
输出缓冲器
第九章 脉冲波形的产生和整形 集成555电路的八个 引脚的作用及名称为： 脚1 接地端 GND
脚2 触发器输入端 TR
脚3 脚4 脚5 脚6 脚7 脚8 输出端 复位端 控制端 阈值输入端 放电端 电源端 OUT
R D
VCO TH DIS Vcc
二、功能
555定时器的功能主 要由上下两个比较器C1、 C2的工作状况决定的。 1、比较器的参考电压由 分压器提供，在电源与 地端之间加上Vcc电压， 且控制端VCO悬空。