脉冲波形的产生与变换
脉冲波形变换和产生
2、掌握555定时器的工作原理和应用
脉冲波形变换和产生
8.1 单稳态触发器
电路特点:
1) 电路有一个稳态、一个暂稳态
2) 外加触发信号,电路由稳态翻转到暂态
3) 经过一段时间,电路又自动回到稳态
4)暂态的持续时间只取决于RC充放电电路参数本身,
vI
G1 ≥1 vI =1
1 G2
C
vI2=0
0V R
VDD
vI2逐渐升高
vO1
vI2 VTH
vO2
脉冲波形变换和产生
1 vO1
0 vO2
vI
G1 ≥1
00
vI
1 G2
C
vI21
R
VDD
(3)当vI2=VTH
返回稳态
vO1
vI2
VDD+VTH
VTH VDD+Δ+
vO2
VI2应上升到VDD+VTH
由于保护二极管的作脉冲用波,形变v换I2和只产生能上升到VDD+Δ+
ln 0 ‒ 3.6 0 ‒ 1.4
≈ 0.96(R0+R)C
脉冲波形变换和产生
积分型单稳态触发器: 宽脉冲触发,触发脉冲宽度要求tpi>tW, 尖峰脉冲干扰不会引起足够宽度的脉冲, 抗干扰能力较强。 但由于不存在G2输出到G1输入的反馈,输出 波形 VO2 边沿差。
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 。
04
模拟方法还可以通过运 放等模拟器件实现脉冲 波形的放大、滤波等操 作。
混合方法
01
混合方法是指结合数字方法和模拟方法来实现脉冲波形的产生和变换。
02
混合方法可以综合数字方法和模拟方法的优点,实现高精度、高稳定 性的复杂脉冲波形。
03
混合方法可以通过数字电路和模拟电路的结合,实现复杂脉冲波形的 产生和变换。
三角波的应用
三角波在数字电子技术中有着广泛的应用,如用于信号发生器、波形合成、滤波器设计等。三角波的波形特性使 其在信号处理和通信领域具有独特的优势。
脉冲波形的产生与变换教学课件
目 录
• 脉冲波形的产生 • 脉冲波形的变换 • 脉冲波形的应用 • 脉冲波形的产生与变换的实验操作 • 总结与展望
01
脉冲波形的产生
脉冲信号的定义与特性
总结词
脉冲信号是一种短暂的、突发的信号,具有特定的幅度、宽 度和周期。
详细描述
脉冲信号是一种特殊的信号形式,其特点是信号在极短的时 间内从0突然跳变到最大值,并在一段时间内保持该值,然后 迅速返回到0。这种信号具有特定的幅度、宽度和周期,通常 用于表示二进制数据或控制指令。
根据观察和测量结果,调整电 路参数,实现脉冲波形的变换 。
实验结果与分析
实验结果记录
详细记录示波器显示的脉冲波形图像以及相关测量数据。
结果分析
根据记录的数据,分析脉冲波形的变化规律以及电路参数对波形的 影响。
结论总结
总结实验结果,得出脉冲波形变换的原理以及实现方法。
05
总结与展望
脉冲波形产生与变换的重要意义
感谢您的观看
THANKS
脉冲信号的分类
总结词
根据脉冲信号的形状和特性,可以分为 矩形脉冲、三角脉冲、高斯脉冲等。
VS
详细描述
根据脉冲信号的形状和特性,可以将脉冲 信号分为多种类型。常见的脉冲信号包括 矩形脉冲、三角脉冲、高斯脉冲等。这些 不同类型的脉冲信号具有不同的特性和应 用场景,例如矩形脉冲常用于数字电路和 通信系统中,而三角脉冲和高斯脉冲则常 用于模拟电路和信号处理中。
第七章脉冲波形的产生和变换
时,C1输出为 1,C2 输出为 0,基本RS触发器
被置 1,V1截止,Uo输出高电平。
2 1 当 U 6 U CC、U 2 U CC 时,C1和C2输出均为 1,则基本RS触发器的状 3 3 态保持不变,因而V1和Uo输出状态也维持不变。
第7章 脉冲波形的产生与变换
第7章 脉冲波形的产生与变换
荡,因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。其工作波形如
图 所示。
第7章 脉冲波形的产生与变换
UCC
R1 A 7 R2 A
4
8 3 Uo1 Rd
R1 B 7 R2 B
4
8 Uo 2 5μ 8Ω 0.01μ Uo 2 (b)
C
A 6 555 2 5 1
C 0.01μ (a)
B 3 6 555 2 1 5
放电时间T2各为
1 UCC UCC 3 T1 ( R1 R2 )C 1n ( R1 R2 )C 1n 2 0.7( R1 R2 )C 2 U CC U CC 3 2 0 U CC 3 T2 R2C 1n R2C 1n 2 0.7 R2C 1 0 U CC 3
第7章 脉冲波形的产生与变换 1. 单稳态触发器
第7章 脉冲波形的产生与变换
1) 工作原理 ① 静止期:触发信号没有来到,Ui为高电平。电源 刚接通时,电路有一个暂态过程,即电源通过电阻R向电 2 容C充电, 当UC上升到 U CC 时,RS触发器置 0,Uo=0, 3 V1 导通,因此电容C又通过导电管V1 迅速放电,直到 UC=0,电路进入稳态。这时如果Ui一直没有触发信号来 到,电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第9章脉冲波形的产生与变换
3
1
5 0.01 F Ⅰ
C2
1
5 0.01 F Ⅱ 8Ω uo2
(a)
(b)
图9.3.4 间歇音响电路 (a )电路; (b) 工作波形
第9章 脉冲波形的产生与变换 2) 压控振荡器 在图9.3.2(a)所示的电路中,若控制端CO不接电容C1, 而是加一个可调电压um,该多谐振荡器就可以构成一个压控 振荡器。此时,A的参考电压为um,B的参考电压为um/2。而
t W1 0.7 R1C
占空比为
t W 2 0.7 R2C
t W1 0.7 R1C R1 q t W1 t W2 0.7 R1C 0.7 R2C R1 R2
因此,调节电位器 RW ,即改变 R1 和 R2 ,就可以调节脉冲波形的 占空比。
第9章 脉冲波形的产生与变换
VDD
CO
C
8 5 555 1
R 4
3 7 6
OUT D TH V1 V2 C
R1 uo RW R2
2 TR
图9.3.3 占空比可调的多谐振荡器
第9章 脉冲波形的产生与变换 2. 应用举例 1) 间歇音响电路 如图9.3.4(a)所示用两个555多谐振荡器可以构成间歇音 响电路,设计RA1、RB1、C1和RA2、RB2、C2的值使振荡器Ⅰ的频率 为1 Hz,振荡器Ⅱ的频率为 1 kHz。由于振荡器Ⅰ的输出接到 振荡器Ⅱ的复位端R(4脚),因此在uo1输出高电平时,振荡器
脉冲波形的产生和变换.
0
U
t
uo
0
t t t
uo1
0
1
uo1
1
uo2
100
A
R
RS
1
uo2
uo
0
C
uA
UT
0
U
t
T
二、 RC耦合式振荡器 1、对称式:
uR1
C1 R1 uo1 1 C2 uR2 R2 1 uo2
uo1
0
t
uR2
UT
0
t
uo1 1 uR1
C2
C1 1
uo2
uo2
0
t
uR2
R1 R2
uR1
UT
0
t
1
0 100
C
uo
uo1
0
0
uo2
0
电容上的电流, uA下降
uA
UT
0
uA>UT时,uo不反转。
t
uo
0
1
t t t
uo1
1
uo2
100
A R
RS
1
uo
uo1
0
C
uo2
0
当uA=UT时,uo反转, uo1、uo2也一起反转。
uA
UT
0
t
uo
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。
9.1 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
uo
(a) (b)
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。
第十四章脉冲波形的产生和变换
表14-2 555定时电路功能表
返回
图14-24 555定时器构成的多谐振荡 器及其工作波形
返回
图12-25 555构成的单稳态触发器电 路及工作波形
返回
图14-26 555定时器构成的施密特触 发器及其工作波形
返回
图14-27 电路的回滞特性
返回
施密特触发器、多谐振荡器等等。由于它工作可靠、使用方便、 价格低廉,得到了广泛的应用。555电路的逻辑图、外引线功 能图、内部电路如图14-23所示。
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第五节 555时基电路
1.比较电路 比较电路由比较器C1和C2及3个分压电阻R构成。 2. RS触发器 当电路复位端R =0时,触发器复位。当R=1时,触发器输出
特点: ①它是一种电平触发器; ②使电路发生两次翻转的触发电平值不同,即电路有不同的阈
值电压。
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第四节 施密特触发器
一、CMOS门电路组成的施密特触发器 1.电路组成 如图14-16所示的是由两级CMOS反相器构成的施密特触发
器。 其工作波形图如图14-17所示。 2.工作原理 (1)输入电压为0V时,电路如图14-18所示,电路进入第一稳
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第五节 555时基电路
2.构成单稳态触发器 如图14-25所示 工作原理: (1)接通电源,Vcc对C充电,电路进入稳态 (2)若在电路触发输入端加入一个负向触发脉冲后,电路输出高
数字电子技术脉冲波形的产生与变换
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29
稳态为0
低触发 自动高 有效置1 触发返0
提高基准电
T截止, C充电
使0电状当电路态工 此 当T路迅,H作时T当返速电H=原放触回恢图路u=理电发C复稳7自u(≥-1:管C脉到态2a2动≥/)3T2冲初后5输V返/电截5压3u5始,C滤出V路回定I止C稳为C时状C波脉时稳C,定通高时,态电器冲态V性电过,构高。容的C,的C平导成使(触宽通此的时通b高发度过)时单,的触端工tR放稳w放V≈发对作T态电1CH电波端C.C触1管通有充形R管T发TC过效H电T器导。有放置R。通对效电0;。C,,充此置电时,, 2023/5/6放电管导通,C放电,TH = uC =0。稳态为0状态30。
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20
1. 555构成施密特触发器
图7-6 555定时器构成的施密特触发器
(a)电路
(b)工作波形
如果在UIC加上控制电压,
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则可以改变电路的UT+和UT-。
21
2. 集成施密特触发器
集成施密特触发器的UT+和UT-的具体数值可从 集成电路手册中查到。
如CT74132的UT+=1.7 V、UT-=0.9 V,所以, ΔUT=UT+—UT-=1.7 V—0.9 V=0.8 V。
图7-9 波形变换
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脉冲波形的产生与变换
入端使之改变输出状态。 ③ 有延时环节,以获得所需要的振荡频率。一般情况下,
反馈网络兼有延时作用,由阻容元件构成,利用RC电路的充、 放电特性实现延时。
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7.1 多谐振荡器
(1) 电路结构 由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式,图7-1是一种
英晶体振荡器的输出端加一级反相器,如图7-4和图7-5所 示。
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7.2 单稳态触发器
单稳态触发器可以在外部触发信号作用下,输出一个一定宽 度、一定幅值的矩形脉冲波形。它具有以下特点。
① 电路有一个稳态和一个暂稳态。 ② 没有触发信号时,电路始终处于稳态,在外来触发信号
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,由于电路中RC延时
由CMOS门电路组成的多谐振荡器。由于G1和G2的外部电 路不对称,所以又称为不对称多谐振荡器。 为了使电路能产生振荡,必须使G1和G2工作在电压传输特 性的转折区,即工作在放大区。在正常工作时,无论G1输入 低电平还是高电平,MOS管栅极输入的电流ig=0,在电阻 R上不产生压降,这时uO1= ui的直线与电压传输特性转折 区的交点Q便为G1的静态工作点,它处在转折区的中点。这 时uO1= ui =UTH= VDD./2,因此,G2也工作在电压传输 特性的转折区。
脉冲波形的产生与变换.
将输入信号的正弦波,转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。
正 弦波 振荡 器
1 VO
用施密特触发器实现波形变换
2. 用作整形电路——把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。
输入
UT+
UT-
输出
3. 用于脉冲鉴幅——从一系列幅度不同的脉冲信号中,
选出那些幅度大于UT+的输入脉冲。
1 uI
uO
uI
UT+ UT-
vI
vO
tW
2. 脉冲信号的延时
单稳态电路的延时作用示意图
如图所示是利用单稳态
电路的输出uO作为其他 电路的触发信号的例子。
由图可知,uO1的下降沿 比输入触发信号uI的下 降沿延迟了tW的时间。 因此利用uO1下降沿去触 发其他电路,就比直接
用uI的下降沿触发延迟 了tW时间,这就是单稳 态电路的延时作用。
输出脉冲宽度tW等 于从电容C充电到uI2 上升至UTH的这段时 间,tW由充放电时间 RC决定,与外加触发 信号uI的宽度和幅度 无关。在典型应用时
tW≈0.69RC 输出幅度为
Um=VDD 为了保证单稳态电
路工作正常,触发脉 冲必须符合一定的要 求。
CMOS单稳电路工作波形
20.2.2 集成单稳态触发器
2. 工作原理
1.正常情况下,uI无输入脉冲时,uD=0, uI2=VDD,故uO=0, uO1=VDD,电 容C两端电压 为0。
脉冲波形的产生与变换
目录 CONTENT
• 引言 • 脉冲波形的产生 • 脉冲波形的变换 • 脉冲波形的应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
脉冲波形是指一种短暂的、非连 续的电信号或能量波,通常用于 表示时间序列数据中的一个离散 事件或状态变化。
02
脉冲波形广泛应用于通信、控制 、测量等领域,如数字信号处理 、雷达、无线通信等。
未来研究可以进一步探索脉冲波形产生与变换技术的理论和应用,以提高波形的精度、稳 定性和可靠性。同时,可以研究新型的脉冲波形变换算法,以满足不断发展的各领域需求 。
脉冲波形在其他领域的应用拓展
目前脉冲波形已在多个领域得到应用,但仍有很大的拓展空间。未来研究可以进一步探索 脉冲波形在其他领域的应用,如新能源、智能制造、环保等,为科技进步和社会发展做出 更大的贡献。
在电力电子领域的应用
ຫໍສະໝຸດ Baidu01
02
03
开关电源
脉冲波形用于控制开关电 源的开关管,调节输出电 压和电流的大小。
逆变器
在逆变器中,脉冲波形用 于将直流电转换为交流电, 或反之。
电机控制
脉冲波形用于控制电机的 速度和方向,如步进电机 和伺服电机的控制。
在测量和控制领域的应用
流量计
利用脉冲波形测量流体流 量,如涡轮流量计通过检 测涡轮旋转产生的脉冲信 号来计算流量。
脉冲波形的产生与变换
(a)5G555时基电路简化原理图表 (b) 5G555时基电路外引线排列图 图5—5 5G555时基电路
555定时器含有两个电压比较器A和B、一 个由“与非”门组成的基本RS触发器、一个放 电晶体管VT以及由三个R=5kΩ的电阻组成的 分压器。比较器A的参考电压为Vcc,加在同 相输入端;B的参考电压为Vcc,加在反相输入 端。两者均由分压器上取得。各外引线端的功 能是: 1脚为接地端。 2脚为低电平触发端,由此输入触发脉冲。 当2脚的输入电压高于Vcc时,B的输出为“1”; 当输入电压低于Vcc时,B的输出为“0”,使基 本RS触发器置“1”。 3脚为输出端,输出电流可达200mA,因 此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、 指示灯等。输出高电压比电源电压Vcc约低1~ 3V。
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
555集成定时器产生于70年代初,它是一 种中规模定时器,又称时基(Time base)电 路。它广泛应用于波形的产生与变换、测量与 控制、家用电器及电子玩具等各领域。我国先 后生产了双极性定时器、CMOS定时器。两者 电路结构基本相同,功能一致。下面以5G555 (双极性定时器)为例简要介绍其组成及功能。 5G555时基电路简化原理图及外引线排列 图分别如图5—5(a)、(b)所示。
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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。
9.1 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
uo
(a) (b)
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。
② RC环形多谐振荡器
如图9-2所示,RC环形多谐振荡器由3个非门(G1、G2、G3)、两个电阻(R、RS)和一个电容C组成。电阻RS是非门G3的限流保护电阻,一般为100Ω左右;R、C为定时器件,R 的值要小于非门的关门电阻,一般在700Ω以下,否则,电路无法正常工作。此时,由于RC的值较大,从u2到u4的传输时间大大增加, 基本上由RC的参数决定,门延迟时间tpd可以忽略不计。
图9-2 RC环形多谐振荡器
a.工作原理
设电源刚接通时,电路输出端uo为高电平,由于此时电容器C尚未充电,其两端电压为零,则u2、u4为低电平。电路处于第1暂稳态。随着u3高电平通过电阻R对电容C充电,u4电
位逐渐升高。当u4超过G3的输入阀值电平UTH 时,G3翻转,u0=u1变为低电平,使G1也翻转,u2变为高电平,由于电容电压不能突变,u4也有一个正突跳,保持G3输出为低电平,此时电路进入第2暂稳态。随着u2高电平对电容C 并经电阻R 的反向充电,u4电位逐渐下降,当u4低于UTH 时,G3再次翻转,电路又回到第1暂稳态。如此循环,形成连续振荡。电路各点的工作波形如图9-3所示。
图9-3 RC 环形多振荡器工作波形
b.脉冲宽度tW 及周期T 的估算
脉冲宽度分为充电时间(tW1)和放电时间(tW2)两部分,根据RC 电路的基本工作原理,利用三要素法,可以得到充电时间tW1:
tW1=τln
)
()()
0()(14444t u u u u -∞+-∞=RCln TH
OH TH OH U U U U -+
同理,求得放电时间tW2:
tW2=τln
)
()()0()(24444t u u u u -∞+-∞=RCln
TH
OL TH OH OL U U U U U -+-)(
其中: τ=RC,UOH 和UOL 分别为非门输出的高电平电压和低电平电压。设UOH =3V 、UOL
U
=0.3V、UTH=1.4V,故脉冲周期T
T=tW1+tW2≈0.6RC+1.3RC≈1.9RC
从以上分析看出,要改变脉宽和周期,可以通过改变定时元件R和C来实现。
c.改进形式
由于电阻R不能取得过大(700Ω以下),这就限制了频率的调节范围。如果在环形振荡器中增加一级射级跟随器,可使R的可调范围增大,在图9-4所示电路中,R的取值可以达到10KΩ,若将晶体三极管改为均效应管,R的取值可以达到20MΩ,这样,振荡频率的调节范围
就很宽。
图9-4 改进的RC环形多谐振荡器
(2) CMOS门电路构成的多谐振荡器
由于CMOS门电路的输入阻抗高(>108Ω),对电阻R的选择基本上没有限制,不需要大容量电容就能获得较大的时间常数,而且CMOS门电路的阀值电压UTH比较稳定,因此常用来构成振荡电路,尤其适用于频率稳定度和准确度要求不太严格的低频时钟振荡电路。
①电路组成及工作原理
图9-5所示为一个由CMOS反相器与R、C元件构成的多谐振荡器。接通电源VDD后,电路中将产生自激振荡,因RC串联电路中电容C上的电压随电容充放电过程不断变化,从而
使两个反相器的状态不断发生翻转。
图9-5 CMOS多谐振荡器
接通电源后,假设电路初始状态ui1=0,门G1截止,u01=1,门G2导通,u02=0,这一状态称为第1暂稳态。此时,电阻R两端的电位不相等,于是电源经门G1、电阻R和门G2对电容C充电,使得ui1的电位按指数规律上升,当ui1达到门G1的阀值电压UTH时,门G1由截止变为导通,电路发生如下正反馈过程:
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即门G1导通,门G2截止,u01=0,u02=1,这称为电路的第2暂稳态。
这个暂稳态也不能稳定保持下去。电路进入该状态的瞬间,门G2的输出电位u02由0上跳
uo2
至1,幅度约为VDD。由于电容两极极间电位不能突变,使得ui1的电压值也上跳VDD。由于CMOS门电路的输入电路中二极管的钳位作用,使ui1略高于VDD。此时电阻两端电位不等,电容通过电阻R、门G1及门G2放电,使得ui1电位不断下降,当ui1下降到UTH时,电路发生如下正反馈过程:使得门G1截止,门G2导通,即u01=1,u02=0,电路发生翻转,又回到第1暂稳态。此后,电容C重复充电、放电,在输出端即获得矩形波输出。工作波形见图9-6。