15脉冲整形电路

（2）工作波形与电压传输特性 施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转 换电平UT－ 上限触发转 换电平UT+
施密特触发器的工作波形及电压传输特性 （a）工作波形 （b）电压传输特性
3. 重要参数 回差ΔU T = UT+－UT－（通常UT+＞UT－）
改变R 和R 的大小可以改变回差ΔU
(2)
触发输入
, vO (7)
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
放电端
(1)
（3）基本RS触发器，（4）放电三极管T及缓冲器G。
每个管脚名字
电压 控制端
+VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2 G2 & Q C1
复位端 低电平有效
的矩形脉冲波形。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。两个
暂稳态之间的转换，是由电路内部电容的充、放电
作用自动进行的，所以它不需要外加触发信号，只 要接通电源就能自动产生矩形脉冲信号。 555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能 构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以 外，还可以接成各种应用电路。同学们可参阅有关
+VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2 G2 & Q T 7 D C1 R 4 G1 & Q G3 & 3 OUT
TR
（4） 放电管T
T是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开 关。其状态受 Q 控制，当 Q 为零时截止，为1时导通。
+VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2 G2 & Q T 7 D C1 R 4 G1 & Q G3 & 3 OUT
脉冲鉴幅
15.2
工作特点：
单稳态触发器
第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转 到暂稳态；
第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳
态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。 例：楼道的声控灯 。
单稳态触发器的组成： 1.可由门电路组成；
TR
（2） 电压比较器 C1和C2。当U＋＞U－时， UC输出高电平，反之 则输出低电平。
+VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2
UC2
R 4 C1 G1
UC1
&
Q
G3 &
3 OUT
TR
G2 & Q T 7 D
CO为控制电压输入端。 当CO悬空时，UR1＝2/3VCC，UR2＝1/3VCC。 当CO＝UCO时，UR1＝UCO，UR2＝1/2UCO
构成多谐振荡器： 1.由门电路组成；
2由555定时器组成；
3.集成多谐振荡器。
2.由555定时器构成多谐振荡器
设计思想：是无稳态电路，两个暂稳态不断地交 替。
利用放电管T作为一个受控电子开关，使电容充电、 放电而改变TH=TR，则交替置0、置1。
VCC R1 7 R2 6 555 2 1 (a) 电路 5 0.01μ F 8 4 3 2VCC/3 VCC/3 0
二、由555定时器构成的施密特触发器
电路
工作波形
由555定时器构成的施密特触发器
1.上限阈值电压:UT+=2VCC/3.
2.下限阈值电压UT-=1VCC/3.
3.回差电压△UT=UT+-UT-=1VCC/3
三、施密特触发器的应用
1. 波形变换 将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角 波或正弦波变换成同周期的矩形波）。
TR
（5）缓冲器 输出缓冲器就是接在输出端的反相器 G3, 其作 用是提高定时器的带负载能力和隔离负载对定时 器的影响。 R
+VCC 8 5kΩ 4 C1 G1 & Q G3 & 3 OUT CO TH + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2 G2 & Q T 7 D
5 6 2
TR
2.
uc uo
t
uc
C
uo
0 tP1 tP2 (b) 工作波形 t
VCC R1 7 R2 6 2 1 (a) 电路 555 5 0.01μ F 8 4 3 2VCC/3 VCC/3 0
uc uo
t
uc
C
uo
0 tP1 tP2 (b) 工作波形 t
第一个暂稳态的脉冲宽度 tp1，即 uc 从 VCC/3 充电上升到 2VCC/3 所需的时间：
3.主要静态参数
1.上限阈值电压UT+:使施密特触发器翻 转,输出电压UO由高电平UOH跳变到低电 平UOL时,所对应的输入电压的值.
2. 下限阈值电压UT-:使施密特触发器翻 转,输出电压UO由高电平UOL跳变到低电 平UOH时,所对应的输入电压的值.
3.回差电压△UT=UT+-UT-
施密特触发器电路组成：
非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性
矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
（1）脉冲幅度Um （2）脉冲宽度tw （3）上升时间tr （4）下降时间tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果 q =50%，则称为对称方波。
1.由门电路实现
2.由555定时器实现
3.集成施密特触发器
用门电路构成的施密特触发器已很少使用， 这里介绍简单。 集成施密特触发器既有TTL型，也有CMOS型。 如74LS14是集成施密特触发六反相器；74LS132是 施密特触发的四－2输入与非门。 如CC40106是集成施密特触发六反相器；CC4093 是施密特触发的四－2输入与非门。
（也可以说具有上述功能的电路就叫做施密特触发器）
（2）工作波形与电压传输特性
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
VT-
VT+
施密特触发器的工作波形及电压传输特性 （a）工作波形 （b）电压传输特性
图b是施密特触发器的输出电压UO与输入电压UI关系曲线，它是电路滞回特性 形象而直观的反映。虽然当UI 由0V上升到VT+时，UO由UOL跳变到UOH,但是UI 由VCC下降到VT+时，UO=UOH却不改变，只有当UI由VCC下降到VT-时，UO才会 由UOH跳变为VCC.
V CC 电源 RD 复位
(4)
由以下几部分组成：
(8)
（ 1 ） 三 个 5k 电 阻 组 控制电压 (5) 成的分压器。 v IC
vI1
(6)
5kΩ C1 5k Ω & C2 5k Ω T S R &
Q
G
（ 2 ）两个模拟电压比 阈值输入 较器C1和C2。
v+ v－
C1
Q
&
1
(3)
vO
vO
v I2
波形变换
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 边沿 波形 发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。
畸变 振荡
脉冲整形
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 有脉冲鉴幅能力。
脉冲定时
15.3
多谐振荡器
多谐振荡器是一种自激荡器，在接通电 源以后，不需要外加触发信号便能自动地 产生矩形脉冲。
特点: 1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交 替，从而产生自激振荡，无需外触发。（由门电路组 成） 3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的 谐波分量，故称作多谐振荡器。
15.1555定时器及其应用
555定时器为数字—模拟混合集成电路。 是 一种多用途的集成电路。只要其外部配接少量阻
容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和
多谐振荡器这样的脉冲整形电路。
可产生精确的时间延迟和振荡，内部有3个
5KΩ的电阻分压器，故称555。
在波形的产生与变换、测量与控制、家用电
器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。

tp1≈0.7(R1+R2)C
第二个暂稳态的脉冲宽度 tp2，即 uc 从 2VCC/3 放电下降到 VCC/3 所需的时间：
tp2≈0.7R2C
振荡周期：T＝tp1＋tp2≈0.7(R1＋2R2)C
本模块小结
本章介绍了各种产生和变换矩形脉冲的电路。
施密特触发器有两种稳态，但状态的维持与
翻转受输入信号电平的控制，所以输出脉冲的宽度 是由输入信号决定的。 单稳态触发器只有一个稳态，在外加触发脉 冲作用下，能够从稳态翻转为暂稳态。但暂稳态的 持续时间取决于电路内部的元件参数，与输入信号 无关。因此，单稳态触发器可以用于产生脉宽固定
4.5～16V 缓冲器
R 4 G1 & Q G3 & 3 OUT
555定时 器管脚 图
TR
7 T
D
低电平 触发端
高电平 触发端
放电端
（1） 电阻分压器 由 3 个 5kΩ的电阻 R 串联组成（ 555 也因此得 名），为电压比较器C1和C2提供基准电压。
+VCC 8 5kΩ CO TH 5 6 2 + － 5kΩ + － 5kΩ 1 GND C2 G2 & Q T 7 D C1 R 4 G1 & Q G3 & 3 OUT