《脉冲波形的产生》PPT课件

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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。

第10章脉冲波形的产生与整形.ppt

脉冲宽度 tw 下降时间 tf
3
10.2 施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路）
特点：
1、输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换时对应
的输入电平不同。（VT+≠VT-） 2、电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡。
符号：
vO
施密特传输门
′ 施密特非门
应用：
施密特与非门
0 VT-
VT+
5
1、当VI从0逐渐升高到使得VA ≥VTH时，电路发生正反馈，如图所示:
0
VA
Vo1
Vo
VT+
VTH
电路状态迅速转换为Vo=VOH VDD
正向阈值电压VT+ ： VI上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平。即VA = VTH时的VI=VT+
VI 0,VO 0
VI
V T
VA
VTH ,
输出脉冲宽度：
tw
RCln VC ( ) VC ( 0 VC ( ) VTH
)
RC ln VDD 0 VDD VTH
ln 2RC
0.7 RC
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二、积分型单稳态触发器: 采用TTL门电路
稳态下：VI 0,VO 1, (VO1 VOH ),VA VOH；
VI 后，VO 0 ,进入暂稳态， VO1 0 ,C开始放电；
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（特点及其应用） 10.3 单稳态触发器（特点及其应用） 10.4 多谐振荡器（特点及其应用）
10.5 555定时器及其应用 *****
1
10.1 概述获取矩形脉冲波形的途径有两种：
1、脉冲波形发生电路：利用多谐振荡器直接产生。 2、脉冲波形整形电路：利用整形电路把周期性变化的

数字电子技术第六章脉冲波形的产生课件50页PPT

综上所述，多谐振荡器的Байду номын сангаас点是电路没有稳定状态，
在两个暂稳态之间不停地翻转。能够自动翻转的原因是电容C的充放电，改变充放电的时间常数，就改变了两个暂稳态持续的时间，也就改变了产生的脉冲宽度。当采用集成逻辑门时，振荡周期的估算公式为:
T ≈ 2.2RC 2. 多谐振荡器的基本功能及应用多谐振荡器能自动产生矩形脉冲输出，常作为矩形脉冲信号源，为需要矩形脉冲的电路提供矩形脉冲信号，如为时序逻辑电路提供时钟信号、为数字钟提供时基信号等。图6.4所示的RC环形多谐振荡器的频率稳定性较差，只能应用于对频率稳定性要求不高的场合。如果要求产生频率稳定性很高的脉冲波形，就要采用图6.5虚线框中所示的石英晶体多谐振荡电路。
图6.5 秒信号发生器的电路图
图6.5所示电路实际上是一款采用CD4060 构成的秒信号发生器，它由石英晶体多谐振荡电路和15次二分频电路组成。晶振的频率f = 32.768kHz，振荡电路产生的脉冲信号经过整形、15次二分频后，就可获得频率稳定的1Hz脉冲信号，即秒脉冲信号。
6.2 单稳态触发器及应用
图中，CD4060内部的G1门和外接电阻R、电容C1和C2、石英晶振组成振荡电路，内部G2 门对振荡输出的信号进行整形。石英晶振在电路中起选频作用，选频特性非常好，只有频率等于石英晶振谐振频率的信号才能被选出，而其他频率的信号均被衰减。因此，石英晶体多谐振荡器的输出信号频率取决于石英晶振的频率，并且频率稳定性非常高。
在电源接通的瞬间，若G2门输出为高电平，因电容电压不能突变，G1门的输入为高电平、输出为低电平，维持 G态2）门。输出高电平，电路处于一种暂时稳定状态（也叫暂稳延值是续时G接2，，门着电G的G1容输门2门电入的输压，输出升所出的高以由高，G低电2G电门平1平门的对变的输电为输出容高入由进电电高行平压电充。降平电因低变，，G为随1当低门着低电的充到平输电一，出的定电就路处于另一种暂稳态。的输路延出返G续由回2门，高到的电前G输1平一门出变种的变为稳输为低定入低电状电电平态压平，，升后又G高，2开，门电始当的容重高输开复到出始前一又放面定回电的值到，过时高随程，电着。平G放1，门电电的

第20章脉冲波形的产生和变换PPT课件

第20章脉冲波形的产生和变换
第20章脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器 20.2 施密特触发器 20.3 555定时器及其应用 20
1
第20章脉冲波形的产生和变换
20.1 单稳态及多谐振荡器
描述矩形脉冲波形的特性主要有以下几个主要参数（见图20.1）
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第20章脉冲波形的产生和变换
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第20章脉冲波形的产生和变换 1. 门电路组成的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳
态触发器如图20.2所示。
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第20章脉冲波形的产生和变换
VDD
R
Cd UI
Ud
G1
≥1
C
G2 1
UO1
UI2
UO
Rd
图 20.2 微分型单稳态触发器
6
第20章脉冲波形的产生和变换
1. 门电路组成的单稳态触发器用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器如图20.2所示。对于CMOS电路，可近似认为UOH≈VDD，UOL≈0，在稳态下UI=0，UI2=VDD，UO=0，UO1=VDD，电容上没有电压。当输入触发脉冲UI加到输入端时，由Rd、Cd组成的微分电路的输出端得到一个很窄的正、负脉冲电压Ud，当 Ud上升到UTH以后，将引发如下的正反馈过程:
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第20章脉冲波形的产生和变换
U I
U I
U O
单稳 U O 电路
t
t
图20.4 整形示意图
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第20章脉冲波形的产生和变换（2）脉冲延时（展宽）如图20.5所示。
U I
U O
U I
74121 U O
单稳

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（2）当外加触发信号时，电路由稳态翻转到暂态暂
当Vi正跳变来时，在Rd、Cd组成的微分电路输出端得到很窄的正脉冲，使 G1输出V01由高变为低电平，经电容C耦合，使Vi2 为D低电平，于是G2的输出变为高电平。即，VO1=0，VO=1。由于G2的输出与G1的输入端相连，这时即使触发信号再变为低电平，G1输出暂时也不会变回高电平。即，维持暂态。（3）电容C充电，电路由暂态自动返回稳态在暂稳期间，电源经G1的导通管及电阻R对电容充电。随着电容两端的电压的增长，当Vi2上升到G2的阈值电压Vth时，电路发生下述正反馈过程：
C充电 Vi2
VO
Vi1
VO1
结果使G1迅速截止，G2很快导通，电路回到稳态。
VO1=1，VO=0 精选ppt
13
假设输入波形已知，根据以上的分析可画出图10.3.1电路中各点的电压波形，如下：
为了定量描述单稳态触发器的性能，经常使用输出脉冲宽度tW 、输出脉冲幅度VM、恢复时间tre和分辨时间td等参数。
它是脉冲波形变换中经常使用的一种电路具有下述特点:
V0 VOH
(1) 属于电平触发,当输入信号达到某一定电压值时,输出电压会发生突变;
（2）输入信号增加和减少时，电路有不同
的v阈i1 值电压。
0
VT- VT+
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢 VI 的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而
电压传输特性
Vi1
Vo1
Vo
结果是使V0很快变为VDD
正向阈值电压：输入电压 Vi由小变大使电路输出发生突变所对应的值。
Vi1=Vth=
R2
R1+R2
所以 VT+=(1+ R1
R2
.VT+ )Vth
当Vi1>Vth时,电路状态维持
VO=VDD不变。
精选ppt
Vi
VT+
VT-
VO0 VOH
t
0 工作波形 t
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第十章脉冲波形的产生与脉整冲形周期T——周期性重复
10.1 概述
的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。
获取矩形脉冲波形的途径不外脉乎冲幅有度两V种M—:用—多脉谐冲电振压荡器产生;通过整形电路把已有的的最周大期变性化幅变度化。的波形
变换为符合要求的矩形脉冲。脉冲宽度tw——从脉冲前沿
到达0.5VM起，到脉冲后沿到达0.5VM为止的一段时间。
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10.2.3施密特触发器的应用
一、用于波形变换利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用,可
以把边沿缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。
V0 VOH
0 VT- VT+ VI
图10.2.7 用施密特触发器实现波形变换
精选ppt
9
二、用于脉冲波形的整形
图10.2.8 用施密特触精发选pp器t 对脉冲整形
图10.3.2 图10.3.1电路的电精选压ppt 波形图
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主要参数的计算
（1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw 等于从电容C开始充电到vi2上升至 VTH的这段时间。
在RON＜＜R的情况下，等效电路可简化为简单的 RC串联电路。该电路的过度过程可用三要素法求解。
VC(t)=VC （）- [VC（） -VC （0）]e-t/
占空比q——脉冲宽度与脉
冲周期的比值，即q=tw/T
上升时间tr——脉冲前沿从 0.1VM上升到0.9VM所需要的时间。
下降时间tf——脉冲沿从
图10.1.1 描述矩形脉精冲选pp特t 0的性.9时V的M间主下。降要到参0数.1VM所需要1
10.2施密特触发器（Schmitt Trigger）
且可以将叠加在脉冲信号高低电平上的噪
10.2.1门电路组成的施声密有特效触地发清器除。
假定电路中CMOS反相器的阈值电压Vth=VDD/2,R1<R2,输入信号VI为三角波,分析工作过程:
根据叠加原理可写出:
Vi1=
R2
R1+R2
VI + R1 V0 R1+R2
精选ppt
2
当Vi=0V时，G1门截止，G2门导通，输出端V0=0V。此时 Vi1=0V。输入从0V电压逐渐增加，只要Vi1<Vth，则电路保持 V0=0V。当Vi上升使得Vi1=Vth时，电路产生如下正反馈过程：
精选ppt
0
VT传输特性
VT+4VI
*10.2.2 集成施密特触发器
由于施密特触发器的应用非常广泛，所以无论是在TTL电路中还是在MOS电路中，都有单片集成的施密特触发器产品。
图10.2.3 带与非功能的TTL集成施密特触发器—7413
因为在电路的输入部分附加了与的逻辑功能，同时
输出端附加了反相器，所以它也叫施密特触发的与非
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三、用于脉冲鉴幅
图10.2.9 用施密特触发器鉴别脉冲幅度
精选ppt
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10.3单稳态触发器 (Monostable Multivibrator)
具有下述特点：1、电路有一个稳态、一个暂稳态； 2、在外来触发信号作用下，电路由稳态转到暂稳态；经过一段时间后，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，与触发脉冲的宽度无关。
6.3.1门电路组成的单稳态触发器
一、微分型单稳态触发器
图为用CMOS门电路和RC微分电路构成的微分型单稳态触发器。
（1）在稳态下 vi=0，vi2= VDD，故vO=0， vO1= 1
CMOS门电路可以近似认为； VOH=VDD、 VOL=0，Vth= （1/2 ）VDD 。没有触发时，电精路选p处pt 于稳态，电容C上没有电12压。
Vi继续上升至最大值后开始下降,当Vi1=Vth时,电路产生如下正反馈过程:
Vi1
VO1
VO
结果VO迅速回0
VI
Vi1=Vth=
R2
R1+R2
R1 .VT- + R1+R2
VT+
.VDD
VT0
VO
t
将VDD=2Vth代入可得
VOH
VT-=(1 - R1 )Vth R2
0 VO
工作波形
t
回差电压：△VT=VT+-VT-
门，集成电路手册中将其归入与非门类。
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图10.2.4 集成施密特触发器7413的电压传输特性
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图10.2.5 CMOS集成施密特触发器 CC40106
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图10.2.6 集成施密特触发器CC40106的特性
（ a）电压传输特性（b）VDD对VT＋、VT－的影响
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三要素：VC（0）=0，VC（）=VDD，=RC， VC（tw）=Vth=1/2（VDD）=VDD -VDDe-tw/RC