脉冲产生和整形电路
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一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
三角波产生电路的特点是频率和占空比连续可调，调节范围较广。但它的输出波形受到运算放大器性能的影响，且需要一定 的调整时间。
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
脉冲波形的产生和整形电路
脉冲波形发生器与整形电路
2.3.2 RC电路的零状态响应
动态元件的初始储能为零的状态叫零状态。零状态的
电路由外施激励引起的响应，称为零状态响应。外施激励
可以是恒定的电压或电流，也可以是变化的电压或电流。
这里只讨论直流激励引起的响应。
脉冲波形发生器与整形电路
图2.13（a）所示电路，开关S原来与“1”闭合已久，
其电压uC从0按指数规律上升到稳态值US；而电阻电压则 从0跃变到最大值US后，按指数规律衰减到0；电路中的电 流也是从0跃变到最大值 后按指数规律衰减到0。电压、
电流变化的快慢仍然取决于电路的时间U常S 数τ的大小。
R
脉冲波形发生器与整形电路
τ越大，uC上升越慢，暂态过程越长；反之，τ越小， uC上升越快，暂态过程越短。
脉冲波形发生器与整形电路
RC称为电路的时间常数，单位是秒 （s），用τ来表示，即τ=RC。
引入时间常数τ后，电压、电流的响应可 分别写成
t
uC U 0e (t≥0)
i
U0
t
e
R
(t≥0)
脉冲波形发生器与整形电路
uC衰减的快慢只与电路的时间常数τ有关，与初始储能
无关。图2.11示出了电容C在三个不同时间常数的放电电路
图2.10 RC电路的零输入响应曲线
2.时间常数
脉冲波形发生器与整形电路
从uC和i的表达式可以看出它们衰减的快慢取决于指数
中 的大小，也就是取决于1电路参数R和C的乘积，RC越
大，衰减越慢，过渡过程持RC续的时间越长；反之，RC值越
小，衰减越快，过渡过程持续的时间越短。因此，电容电
压和电流衰减的快慢，取决于电路中电阻R和电容C的乘积。
第6章 脉冲产生、整形电路
一、延时与定时 二、整形
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
脉冲电路的产生和整形电路
v 重复此过程，则输出电压 O的波形变化即为一串脉冲波。
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
矩形脉冲的特性： 为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
矩形脉冲的特性： 为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
脉冲信号的产生与整形
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
脉冲波形的产生和整形在电子通信、工业控制和科学实验等领域具有广泛的 应用。了解不同脉冲波形和整形电路的知识，有助于优化系统设计和信号处 理。
锯齿波
边缘斜率匀速增加，常用于 信号发生器和音乐合成。
脉冲波形产生方式
1
基于定时器
利用微控制器或集成电路中的定时器来产生精确的脉冲波形。
2
基于电荷泵
利用电荷泵电路将电荷存储并释放，产生高频率的脉冲波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
基于脉冲变换
利用放大和滤波电路将正弦波形转换为脉冲波形。
整形电路概述
整形电路用于将输入的不规则波形转换为规则的脉冲波形，提高信号质量和 准确性。
常见的整形电路类型
低通滤波器
去除高频噪声，保留低频成分。
施密特触发器
将输入的不稳定波形转换为稳定的方波输出。
微分器
输出与输入信号的斜率成正比的脉冲信号。
积分器
输出与输入信号积分值成正比的脉冲信号。
整形电路工作原理
整形电路通过调整信号的幅度、频率或相位，将输入波形转换为所需的脉冲 波形。
应用案例和总结
几种常用的脉冲波形的产 生和整形电路
脉冲波形广泛应用于电子领域，本演讲将介绍常见的脉冲波形种类、产生方 式以及整形电路类型和工作原理。
脉冲波形概述
脉冲波形是一种非周期性的电信号，具有高幅度且持续时间短暂的特点。
常用脉冲波形种类
方波
具有快速上升和下降的边缘， 常用于数字电路和通信系统。
脉冲状波
持续时间非常短暂，常用于 雷达和高速数据传输。
锯齿波
边缘斜率匀速增加，常用于 信号发生器和音乐合成。
脉冲波形产生方式
1
基于定时器
利用微控制器或集成电路中的定时器来产生精确的脉冲波形。
2
基于电荷泵
利用电荷泵电路将电荷存储并释放，产生高频率的脉冲波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
基于脉冲变换
利用放大和滤波电路将正弦波形转换为脉冲波形。
整形电路概述
整形电路用于将输入的不规则波形转换为规则的脉冲波形，提高信号质量和 准确性。
常见的整形电路类型
低通滤波器
去除高频噪声，保留低频成分。
施密特触发器
将输入的不稳定波形转换为稳定的方波输出。
微分器
输出与输入信号的斜率成正比的脉冲信号。
积分器
输出与输入信号积分值成正比的脉冲信号。
整形电路工作原理
整形电路通过调整信号的幅度、频率或相位，将输入波形转换为所需的脉冲 波形。
应用案例和总结
几种常用的脉冲波形的产 生和整形电路
脉冲波形广泛应用于电子领域，本演讲将介绍常见的脉冲波形种类、产生方 式以及整形电路类型和工作原理。
脉冲波形概述
脉冲波形是一种非周期性的电信号，具有高幅度且持续时间短暂的特点。
常用脉冲波形种类
方波
具有快速上升和下降的边缘， 常用于数字电路和通信系统。
脉冲状波
持续时间非常短暂，常用于 雷达和高速数据传输。
王海光数字电子技术基础 第8章 脉冲产生和整形电路
电路有哪些？ 多谐振荡器功能特点是什么？常用的多谐振荡器电路有
哪些？ 555定时器的电路结构和功能？ 如何用555定时器构造施密特触发器、单稳态触发器和
多谐振荡器电路？
第8章 脉冲产生和整形电路
• 概述 脉冲信号是指作用时间很短的突变电压信号或电
流信号的统称，从广义上说，凡是非直流而不具有连 续正弦波的信号，均可称为脉冲信号。如矩形脉冲、 三角脉冲、锯齿脉冲等。
vI1
vo1
vo
vI1
vo1
vo
迅速转换为G1截止、G2导通，输出 vO VOL ，电路回到第一稳态。
此时的 vI 值称为施密特触发器的负向阈值电压VT 。显然，vI 继续下
降，电路的状态不会改变，处于第一稳态。
同 理 ， 因 第 二 稳 态 输 出 vO V ， O H 则
vI1
VTH
R 压
VTH
1 2 VDD
, VOL 0 ， VOH VDD
。
2
vI
R1
1 vo1 1
vI G1
G2
vI
vo
vI
vo
vo vo
（a（）a）电电路路
（b）逻辑符号
图6.2.1 用图8C.1M.1 O用S集反成相门电器路构构成成的的施施密特密触特发触器 发器
8.1.2 常见的施密特触发器
别出来。
1 VI
VO
VI
VT+ VT-
0
t
VO
利用施密特触发电路的电压滞回传输特性，可以构成
R1
R2 R2
VT
R1
R1 R2
VOH
，所以反向阈值电压为：VT
哪些？ 555定时器的电路结构和功能？ 如何用555定时器构造施密特触发器、单稳态触发器和
多谐振荡器电路？
第8章 脉冲产生和整形电路
• 概述 脉冲信号是指作用时间很短的突变电压信号或电
流信号的统称，从广义上说，凡是非直流而不具有连 续正弦波的信号，均可称为脉冲信号。如矩形脉冲、 三角脉冲、锯齿脉冲等。
vI1
vo1
vo
vI1
vo1
vo
迅速转换为G1截止、G2导通，输出 vO VOL ，电路回到第一稳态。
此时的 vI 值称为施密特触发器的负向阈值电压VT 。显然，vI 继续下
降，电路的状态不会改变，处于第一稳态。
同 理 ， 因 第 二 稳 态 输 出 vO V ， O H 则
vI1
VTH
R 压
VTH
1 2 VDD
, VOL 0 ， VOH VDD
。
2
vI
R1
1 vo1 1
vI G1
G2
vI
vo
vI
vo
vo vo
（a（）a）电电路路
（b）逻辑符号
图6.2.1 用图8C.1M.1 O用S集反成相门电器路构构成成的的施施密特密触特发触器 发器
8.1.2 常见的施密特触发器
别出来。
1 VI
VO
VI
VT+ VT-
0
t
VO
利用施密特触发电路的电压滞回传输特性，可以构成
R1
R2 R2
VT
R1
R1 R2
VOH
，所以反向阈值电压为：VT
555定时器-脉冲的产生与整形电路解析
6 脉冲的产生与整形电路
6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
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6.1 概 述
数字电路中，为了控制和协调整个系统的工作，常常需 要时钟脉冲信号。 获得时钟脉冲的方法有：
1. 利用多谐振荡器直接产生。 2. 通过整形电路变换而成。 整形电路又分为两类：施密特触发器和单稳态触发器。 整形电路可以使脉冲的边沿变陡峭，或形成规定的矩形脉冲。
G1
C uI2 R
+5V R1
T1
G2
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输入带微分环节的单稳态触发器
若uI脉冲宽度twI > tw则应通过 微分电路RPCP再输入到与非门1。
为保证稳态时uO1 = 0，要求:
RP CP≤twI RP≥RON
门3改善输出波形，起反 相和整形的作用。
MOS门输入阻抗高，外接电阻R和RP的大小不会影响其 稳态，它们不再受ROFF和RON的限制。
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R2
uI
R1
1 uO' 1
uI' G1
G2
uO
uO'
(4) 波形图
波形图
uI
UT+
UT–
O
t
uO
O
t
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6.2.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。
TTL集成施密特触发器性能表
型号 7414 74LS132 7413
tpd/ns 15 15 16.5
换成矩形脉冲信号 。
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3. 鉴幅电路
在一串幅度不相等的
6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
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6.1 概 述
数字电路中，为了控制和协调整个系统的工作，常常需 要时钟脉冲信号。 获得时钟脉冲的方法有：
1. 利用多谐振荡器直接产生。 2. 通过整形电路变换而成。 整形电路又分为两类：施密特触发器和单稳态触发器。 整形电路可以使脉冲的边沿变陡峭，或形成规定的矩形脉冲。
G1
C uI2 R
+5V R1
T1
G2
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输入带微分环节的单稳态触发器
若uI脉冲宽度twI > tw则应通过 微分电路RPCP再输入到与非门1。
为保证稳态时uO1 = 0，要求:
RP CP≤twI RP≥RON
门3改善输出波形，起反 相和整形的作用。
MOS门输入阻抗高，外接电阻R和RP的大小不会影响其 稳态，它们不再受ROFF和RON的限制。
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R2
uI
R1
1 uO' 1
uI' G1
G2
uO
uO'
(4) 波形图
波形图
uI
UT+
UT–
O
t
uO
O
t
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6.2.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。
TTL集成施密特触发器性能表
型号 7414 74LS132 7413
tpd/ns 15 15 16.5
换成矩形脉冲信号 。
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3. 鉴幅电路
在一串幅度不相等的
数字电路第8章脉冲波形的产生与整形概要
振荡周期为
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
脉冲产生与整形电路实验报告
脉冲产生与整形电路实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过脉冲产生与整形电路实验，掌握脉冲信号的产生和整形基本原理，并学会使用555定时器、多谐振荡器等电路元器件进行实现。
二、实验原理1.脉冲产生电路原理脉冲信号通常是由正弦波信号经过整形电路处理得到的。
正弦波信号经由非线性电路处理，波形就会变形，产生各种脉冲信号。
其中，在整形电路中，最常用的是555定时器产生的脉冲信号。
555定时器是一种通用的集成电路，内部包含比较器、多谐振荡器等功能电路，经过调整参数，可以快速产生各种类型的脉冲信号。
2.整形电路原理整形电路在信号处理中的作用是根据信号的幅值、频率和相位等特性，将输入信号转化成特定形式的输出信号。
通常的整形电路包括正弦波整形电路、方波整形电路、脉冲整形电路等。
其中，最常见的脉冲整形电路是单稳态多谐振荡器电路。
该电路采用多谐振荡器，输出一个脉冲信号，带有“占空比”的特点。
这个信号由一端持续保持高电平，另一端持续保持低电平，长度和时间间隔具有可调性。
三、实验内容与步骤1.实验器材：555定时器、74LS123、电路板、导线等。
2.实验步骤：(1) 确定实验电路，根据电路原理图进行串联连接，构成脉冲产生与整形电路。
(2) 对寄存器电路写数据，设置电路元器件的参数，如输入电压的范围、输入电压的幅度等。
(3) 打开开关，接通电源，通过示波器观察脉冲信号的变化情况，并确定产生的脉冲信号的相位和频率等参数。
(4) 调整电路参数，不断进行实验测试，并对比不同参数下输出信号的差异，获得更多的实验结果。
四、实验结果与分析在实验中，我们通过脉冲产生与整形电路实验，成功地实现了脉冲信号的产生与整形，并对不同参数下的信号进行了调节和分析。
经过实验，我们发现脉冲信号的产生有较高的可调性，可以根据需要在一定范围内进行调节，以获得不同形式的输出信号。
而整形电路在处理各种信号时都具有优良的效果，可以更加精细地控制脉冲信号的特性。
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3. 获得脉冲的方法： 1） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 由多谐振荡器来实现
2） 将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩 形脉冲。
由施密特触发器和单稳态触发器来实现 555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的既经济又简单实用的器件。
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MOS或
1
正弦波
1
CMOS
振荡器
2. 整形 UT+
输入
UT–
输出
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二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器
1. 阈值探测
输入 输出
3.多谐振荡器
2. 脉冲展宽
UT+
集电极开路输出
UT–
A
uI
uA
uO
C
uI
R
<>UUUTTT–++ C
1 uO uA uO
UT+ UT–
UUUOOOHLH
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6.2.1 用 555 定时器构成的单稳态触发器
一、电路组成及工作原理
8 +VCC 4
R5
101
& Q10 1
6
1
uI
2
& 01
1
Q
7
uC
C1
TD 饱截导和止通
uIC与与V2CVCC/C3/3比比较较
稳态：
TD 饱和, Q = 0
暂稳态：
3
TD 截止, Q = 1
6.1.1 用 555 定时器构成的施密特触发器 一、普通反相器和施密特反相器的比较
普通反相器
A
1
Y
uA
uY
施密特反相器
uA
A
Y
uY
UTH ?
TTL： 1.4 V
CMOS：1
2
V
DD
UT+ 上限阈值电压 UT–下限阈值电压
回差电压： U TU T U T
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二、电路组成及工作原理
二、555 定时器 1. 电路组成
8
2 3
V
CC
5
+VCC 5 k
6 5 k
4R &Q 1
输出 缓冲
3
uO
2
1 3
V
CC
5 k
1
分压器 比较器
& RS 触发器
7
uD TD 晶体管
开关
2. 基本功能
8
CO 5 TH 6 TR 2
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+VCC 5 k
4R
10 & Q
5 k 10 &
UTH
>2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
5 k 1
UTR
R
0
>VCC/3 1
>VCC/3 1
<VCC/3 1
uo
UOL UOL
不变
UOH
13
uO
7
uD
TD
TD的状态 饱和 饱和 不变 截止
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3. 555 定时器的外引脚和性能
GND 1
TR 2 555
14 VDD
13 3A
12 3B 11 10 3Y 9 4Y 8 4A
4B
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2. 主要静态参数
CC40106、CC4093 的主要静态参数
电参数 名称
上限阈 值电压
符号
UT 15
参数
最小值 最大值
2.2
3.6
4.6
7.1
6.8
10.8
下限阈 值电压
OUT 3
RD 4
8 VCC 7 DIS
6 TH 5 CO
双极型 （TTL）
单极型 （CMOS）
电源电压 4.5 16V 3 18V
输出高电平 ≥90%VCC ≥95%VDD
带拉/灌电流负 载能力
200mA
拉电流 1mA 灌电流 3.2mA
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6.1 施密特触发器 （Schmitt Trigger）
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6.2 单稳态触发器
特点: 1. 只有两种状态: 稳态和暂稳态； 2. 外来触发 （窄） 脉冲使: 稳态暂稳态稳态； 3. 暂稳态持续时间仅取决于电路参数,
与触发脉冲无关。
用途； 定时：产生一定宽度的方波。 延时：将输入信号延迟一定时间后输出。 整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。
UT–
5 10
15
0.9
2.8
2.5
5.2
4
7.4
滞回
5
电压 UT
10 15
0.3
1.6
1.2
3.4
1.6
5
二、TTL 集成施密特触发器（略）
单位 V V V
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6. 1. 3 施密特触发器的应用举例 一、接口与整形 1. 接口
把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲
VCC
uC
0
uO tw
1. 输出脉冲宽度 tw uC（0+） = 0, uC（） = VCC uC（tw） = 2VCC / 3
tW1lnu uC C(( )) u uC C((t0W ))
RlC n 31.1RC
2. 恢复时间 tre 很小
2 = RCESC
3. 最高工作频率 fmax
fmaxTm 1i
1 n twtre
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6.2.2 集成单稳态触发器 一、非重复触发单稳态触发器 74121
非重复触发 — 只能在稳态接受输入信号。
1. 图形符号 T R TR (TR ATB R )
下降沿触发输入
TR–A TR–B
上升沿触发输入 TR+
1 &1
>
非重复触发
Q
u01O 引起暂稳态的原因:
1. 通电的随机过程；
2. uI 从 1 0 使 u2 < VCC/3， 引起 Q = 1，TD 截止。
自动
暂稳态 稳态
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二、工作波形
三、主要参数
R
+VCC
uI
C
+
+ uC
–
78 4
6 555
3
uO
0.01 F
2
5
1
VCC
uI 0
2VCC/ 3
三、滞回特性及主要参数
1. 滞回特性
uO UOH
回差 电压
UOL
O
UT–
1 3
V
CC
UT+
uI
2 3
V
CC
特点:
uI 增大时与上限阈值比
uI 减小时与下限阈值比
2. 主要静态参数 上限阈值电压
UT 32VCC或UCO
下限阈值电压
UT 13VCC或12UCO 回差电压
UT = UT+ – UT–
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6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS 集成施密特触发器
1. 引出端功能图
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
VSS 7
CC40106
14 VDD
13 6A 1A 1
12 6Y 1B 2
11 5A
3 1Y
10 5Y 2Y 4
9 4A
8 4Y
2A 5 2B 6
VSS 7
CC4093
8 +VCC
4
工作原理 uI
VCC
UCO 5
6
uI
2
&Q1
101 &
3
uO1
+VDD
2 3
VCC
1 3
VCC
OuO
UOH
t
010
TD 7 uO2
UOL O
t
1
外加 UCO 时, 可改变阈值和回差电压
0
uI 上升时与 2VCC/3 比 uI 下降时与 VCC/3 比
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3. 获得脉冲的方法： 1） 自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 由多谐振荡器来实现
2） 将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩 形脉冲。
由施密特触发器和单稳态触发器来实现 555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单 稳态触发器的既经济又简单实用的器件。
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MOS或
1
正弦波
1
CMOS
振荡器
2. 整形 UT+
输入
UT–
输出
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二、阈值探测、脉冲展宽和多谐振荡器
1. 阈值探测
输入 输出
3.多谐振荡器
2. 脉冲展宽
UT+
集电极开路输出
UT–
A
uI
uA
uO
C
uI
R
<>UUUTTT–++ C
1 uO uA uO
UT+ UT–
UUUOOOHLH
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6.2.1 用 555 定时器构成的单稳态触发器
一、电路组成及工作原理
8 +VCC 4
R5
101
& Q10 1
6
1
uI
2
& 01
1
Q
7
uC
C1
TD 饱截导和止通
uIC与与V2CVCC/C3/3比比较较
稳态：
TD 饱和, Q = 0
暂稳态：
3
TD 截止, Q = 1
6.1.1 用 555 定时器构成的施密特触发器 一、普通反相器和施密特反相器的比较
普通反相器
A
1
Y
uA
uY
施密特反相器
uA
A
Y
uY
UTH ?
TTL： 1.4 V
CMOS：1
2
V
DD
UT+ 上限阈值电压 UT–下限阈值电压
回差电压： U TU T U T
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二、电路组成及工作原理
二、555 定时器 1. 电路组成
8
2 3
V
CC
5
+VCC 5 k
6 5 k
4R &Q 1
输出 缓冲
3
uO
2
1 3
V
CC
5 k
1
分压器 比较器
& RS 触发器
7
uD TD 晶体管
开关
2. 基本功能
8
CO 5 TH 6 TR 2
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+VCC 5 k
4R
10 & Q
5 k 10 &
UTH
>2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
5 k 1
UTR
R
0
>VCC/3 1
>VCC/3 1
<VCC/3 1
uo
UOL UOL
不变
UOH
13
uO
7
uD
TD
TD的状态 饱和 饱和 不变 截止
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3. 555 定时器的外引脚和性能
GND 1
TR 2 555
14 VDD
13 3A
12 3B 11 10 3Y 9 4Y 8 4A
4B
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2. 主要静态参数
CC40106、CC4093 的主要静态参数
电参数 名称
上限阈 值电压
符号
UT 15
参数
最小值 最大值
2.2
3.6
4.6
7.1
6.8
10.8
下限阈 值电压
OUT 3
RD 4
8 VCC 7 DIS
6 TH 5 CO
双极型 （TTL）
单极型 （CMOS）
电源电压 4.5 16V 3 18V
输出高电平 ≥90%VCC ≥95%VDD
带拉/灌电流负 载能力
200mA
拉电流 1mA 灌电流 3.2mA
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6.1 施密特触发器 （Schmitt Trigger）
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6.2 单稳态触发器
特点: 1. 只有两种状态: 稳态和暂稳态； 2. 外来触发 （窄） 脉冲使: 稳态暂稳态稳态； 3. 暂稳态持续时间仅取决于电路参数,
与触发脉冲无关。
用途； 定时：产生一定宽度的方波。 延时：将输入信号延迟一定时间后输出。 整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。
UT–
5 10
15
0.9
2.8
2.5
5.2
4
7.4
滞回
5
电压 UT
10 15
0.3
1.6
1.2
3.4
1.6
5
二、TTL 集成施密特触发器（略）
单位 V V V
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6. 1. 3 施密特触发器的应用举例 一、接口与整形 1. 接口
把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲
VCC
uC
0
uO tw
1. 输出脉冲宽度 tw uC（0+） = 0, uC（） = VCC uC（tw） = 2VCC / 3
tW1lnu uC C(( )) u uC C((t0W ))
RlC n 31.1RC
2. 恢复时间 tre 很小
2 = RCESC
3. 最高工作频率 fmax
fmaxTm 1i
1 n twtre
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6.2.2 集成单稳态触发器 一、非重复触发单稳态触发器 74121
非重复触发 — 只能在稳态接受输入信号。
1. 图形符号 T R TR (TR ATB R )
下降沿触发输入
TR–A TR–B
上升沿触发输入 TR+
1 &1
>
非重复触发
Q
u01O 引起暂稳态的原因:
1. 通电的随机过程；
2. uI 从 1 0 使 u2 < VCC/3， 引起 Q = 1，TD 截止。
自动
暂稳态 稳态
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二、工作波形
三、主要参数
R
+VCC
uI
C
+
+ uC
–
78 4
6 555
3
uO
0.01 F
2
5
1
VCC
uI 0
2VCC/ 3
三、滞回特性及主要参数
1. 滞回特性
uO UOH
回差 电压
UOL
O
UT–
1 3
V
CC
UT+
uI
2 3
V
CC
特点:
uI 增大时与上限阈值比
uI 减小时与下限阈值比
2. 主要静态参数 上限阈值电压
UT 32VCC或UCO
下限阈值电压
UT 13VCC或12UCO 回差电压
UT = UT+ – UT–
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6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS 集成施密特触发器
1. 引出端功能图
1A 1 1Y 2
2A 3 2Y 4
3A 5 3Y 6
VSS 7
CC40106
14 VDD
13 6A 1A 1
12 6Y 1B 2
11 5A
3 1Y
10 5Y 2Y 4
9 4A
8 4Y
2A 5 2B 6
VSS 7
CC4093
8 +VCC
4
工作原理 uI
VCC
UCO 5
6
uI
2
&Q1
101 &
3
uO1
+VDD
2 3
VCC
1 3
VCC
OuO
UOH
t
010
TD 7 uO2
UOL O
t
1
外加 UCO 时, 可改变阈值和回差电压
0
uI 上升时与 2VCC/3 比 uI 下降时与 VCC/3 比
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。