《脉冲波形的产生》PPT课件
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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
图10.3.2 图10.3.1电路的电精选压ppt 波形图
14
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/
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-
（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：
8Hale Waihona Puke Baidu
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
10
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
11
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。
门，集成电路手册中将其归入与非门类。
精选ppt
5
图10.2.4 集成施密特触发器7413的 电压传输特性
精选ppt
6
图10.2.5 CMOS集成施密特触发器 CC40106
精选ppt
7
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
精选ppt
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
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：
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。
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。
三要素：VC（0）=0，VC（）=VDD，=RC， VC（tw）=Vth=1/2（VDD）=VDD -VDDe-tw/RC
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
3
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——脉冲后沿从
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）
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
图10.3.2 图10.3.1电路的电精选压ppt 波形图
14
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/
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-
（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：
8Hale Waihona Puke Baidu
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
10
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
11
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。
门，集成电路手册中将其归入与非门类。
精选ppt
5
图10.2.4 集成施密特触发器7413的 电压传输特性
精选ppt
6
图10.2.5 CMOS集成施密特触发器 CC40106
精选ppt
7
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
精选ppt
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
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：
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。
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。
三要素：VC（0）=0，VC（）=VDD，=RC， VC（tw）=Vth=1/2（VDD）=VDD -VDDe-tw/RC
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
3
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——脉冲后沿从
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）