脉冲波形的演示文稿
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《脉冲波形的产生》PPT课件
（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
《脉冲波形的产生》PPT课件
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2
10.4 施密特触发器
脉冲整形电路能够将其它形状的信号，如正弦波、 三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。
施密特触发器是常用的整形电路。
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3
10.2 多谐振荡器
主要内容： ▪ 门电路构成多谐振荡器的工作原理 ▪ 石英晶体多谐振荡器电路及其优点 ▪ 秒脉冲信号产生电路的构成方法
充电 放电 充电 放电
精选课பைடு நூலகம்ppt
11
10.2.2 采用石英晶体的多谐振荡器
两种常见的石英晶体振荡器电路：
具有各种谐振频率的石英晶体（简称“晶振”）已被 制成标准化和系列化的产品出售。
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12
例10-1 秒脉冲信号产生电路的设计。
秒信号产生电路(1)
精选课件ppt
13
秒信号产生电路(2)
用方法
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16
10.3.1 门电路构成的单稳态触发器
1．电路结构
微分型单稳态触发器
R<ROFF
精选课件ppt
17
工作原理分析(1)
原理概述：在外触发信号的作用下，电路由稳态进入暂稳 态，然后在电容充放电的作用下，电路自动返回到稳定状态。
（1）无触发信号时uI为高电平。考虑到R<ROFF，所以稳态时uI2 为低电平，则uo为高电平。故uo1为低电平，电容C两端的电压近 似为0V。只要触发信号不到来，电路就维持在uo1为低电平，uo 为高电平这一稳定状态。
外接电阻Rext 的取值范围为2kΩ~40kΩ，外接电容Cext取值为 10pF~1000μF。
10.1 概述
主要内容： ▪ 多谐振荡器的概念 ▪ 单稳态触发器的概念 ▪ 施密特触发器的概念
脉冲波形的产生与变换PPT资料(正式版)
v v v
I2
O2
O 1
TW估算公式如下：
TWRR0
Cln VDD VCCVTH
典型 R R 0 C
2. 积分型单稳态电路
(1) 电路组成 门1、门2是COMS或非门，R、C构成积分型延时环节。
(2) 工作原理 稳态时门1、门2输出低电平。vi=1、vO1=0、vi2=0、vO=0。
高（H） 高（H）
低（L） 高（H）
接通 原状态
关断
6.3 单稳态电路
6.3.1 由CC7555构成的电路
单稳态触发器只有一个稳定状态和一个暂稳态，在外界触发脉冲的 作用下，电路从稳态翻转到暂态，然后在暂稳态停留一段时间TW后又自 动返回到稳态，并在输出端产生一个宽度为TW的矩形脉冲。TW只与电路 本身的参数有关，而与触发脉冲无关。我们通常把TW称为脉冲宽度。
图(b)组成积分电路，当RC<<TS时。在电容上可得 矩形波；而当RC>>TS时，在电容上又可得线性扫描的 波形。
（a）
（b）
脉冲形成电路的组成应有两大部分：惰性电路和开 关。
开关是用来破坏稳态，使惰性电路产生暂态的。开 关可用不同的电子器件来完成，如可用运算放大器，分 立器件晶体三极管或场效应管，也可以用逻辑门。目前 用得较多的是555定时电路。
稳态时，门1输出高电平，门2输出 低电平，vi1 =vi＝0，v01＝VDD、vi2＝VDD、 vO2＝0。当vi 由0上升到VTH (CMOS或 非门的开启电压)时，将引起下列正反馈 过程
v v v v
I
O 1 I2 O 2
使电路快速翻转到门1输出低电平时，门 2输出高电平的暂稳状态。随之VDD通过R 及门1的输出电阻(驱动管导通电阻)对电 容C充电，vi2逐渐升高，当vi2上升到VTH 时，又会产生下列反馈过程(假设此时vi已 回到低电平)
第8篇-脉冲波形的产生与变换 ppt课件
0
vO
2/3Vcc
vI ⑥
+
- C1
R
2/3Vcc
1/3Vcc - C2
vI②
+
S
1/3Vcc
vO
t
0
0
t
VCC
2VCC
（1）当vI＜1/3Vcc时， R=1，S=0，Q=1，vO=31； 3
VCC vI
（2）当1/3Vcc＜ vI＜2/3Vcc时， R=1，S=1，Q=1（保持），vO=1；
（3）当 vI＞2/3Vcc时， R=0，S=1，Q=0，vO=0；
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
锁存器，决定输出状态。
(3) 3脚—输出端
(4) 4脚（ RD ）----复位输入端，当RD=0，RS锁存 器被复位，输出vo为低电平。正常工作时，应将 其接高电平。
PPT课件
6
(5) 5脚（VIC）——电压控制端，当其悬空时，比 较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。
(6) 6脚—阈值输入端 (7) 7脚—放电端 (8) 8脚—电源端
VCC RD
vIC
8 5
4
vI1 6
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
PPT课件
7
工作原理
1.当RD=0时，Vo=0，T导通
2.当RD=1时
(1)
VI1
2 3
VCC
,VI 2
1 3
VCC
,R
1, S
0
Q=1，T截止，Vo=1
2、振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
vO
2/3Vcc
vI ⑥
+
- C1
R
2/3Vcc
1/3Vcc - C2
vI②
+
S
1/3Vcc
vO
t
0
0
t
VCC
2VCC
（1）当vI＜1/3Vcc时， R=1，S=0，Q=1，vO=31； 3
VCC vI
（2）当1/3Vcc＜ vI＜2/3Vcc时， R=1，S=1，Q=1（保持），vO=1；
（3）当 vI＞2/3Vcc时， R=0，S=1，Q=0，vO=0；
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
锁存器，决定输出状态。
(3) 3脚—输出端
(4) 4脚（ RD ）----复位输入端，当RD=0，RS锁存 器被复位，输出vo为低电平。正常工作时，应将 其接高电平。
PPT课件
6
(5) 5脚（VIC）——电压控制端，当其悬空时，比 较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。
(6) 6脚—阈值输入端 (7) 7脚—放电端 (8) 8脚—电源端
VCC RD
vIC
8 5
4
vI1 6
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
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7
工作原理
1.当RD=0时，Vo=0，T导通
2.当RD=1时
(1)
VI1
2 3
VCC
,VI 2
1 3
VCC
,R
1, S
0
Q=1，T截止，Vo=1
2、振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
数字第6章 脉冲波形.ppt
C
GND
GND
RC积分网络
VCC 5V
RC积分电路的测试电路
XSC1 G T
AB
R1
RC 1k 1f 103 106 f
1m S
1 kohm C1
J1 1 uF
K e y = S pa c e
5mS
根据RC电路的瞬态过程分析，可得到：
1
vC vC () [vC (0) vC ()]e
有一定的失真或叠加干扰、杂波等，造成脉冲信号 的失真。需要通过脉冲整形电路将其整型为规整的 脉冲方波。
脉冲波形的整形
三、矩形脉冲的主要参数
图6.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数
描述矩形脉冲特性的主要参数
·脉冲周期 T —— 周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲 之间的时间间隔。有时也使用频率 f 1 表示单位时间内脉冲重复的次数。 T
vi22vvc11vi14vvc200v011充电2v截止ic图654用555定时器接成的单稳态触发器vi恢复5vrc电路继续充电使vc4v0014v4v4v5v1114v2vic图654用555定时器接成的单稳态触发器vc4vtd导通1104v4v4v5v1004v2v导通图654用555定时器接成的单稳态触发器电容c放电vc0vvi14vvc11暂稳态结束1104v5v100放电2v导通图654用555定时器接成的单稳态触发器111初始状态vi5vvo0v4v005v10002v图655图654电路的电压波形图单稳态电路延时计算从图中可以看出ccpcvtv31?tw就是vctp654用555定时器接成的多谐振荡器一电路图656用555定时器接成的多谐振荡器二工作原理555电路接成施密特触发器形式rc充电电路
5V
用555定时器接成的单稳态触发器
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矩形波脉冲信号的获取方法通常有两种：一种是 利用多谐振荡器直接产生；另一种是利用整形电 路对已有的周期性信号整形，使之符合系统要求。 图6.1.1所示为矩形波脉冲信号的实际波形图。
图6.1.1 实际的矩形脉冲波形
主要参数是：脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大幅 度。
上升时间tr——脉冲上升沿从0.1Vm上升至0.9Vm所 经历的时间。
下降时间tf——脉冲下降沿从0.9Vm下降至0.1Vm所 经历的时间。
脉冲宽度tw——脉冲前后沿在0.5Vm两点间的时间 间隔。
脉冲周期T——在周期性脉冲序列中两个相邻脉冲 之间的时间间隔。
占 空 比 q—— 脉 冲 宽 度 与 脉 冲 周 期 的 比 值 ， 即 q=tw∕T。
对于理想矩形波，其上升时间tr和下降时间tf均为 零。
3. 主要参数
由图6.3.1(b)波形图可以看出，施密特触发器输出 电平由高向低跳变和由低向高跳变时所对应的输
入阈值电压不同。把施密特触发器输入信号正向
增加时，输出电平跳变所对应的输入阈值电压称
为入正信向号阈负值向电减压少，时用，V输T+出表电示平；跳把变施所密对特应触的发输器入输
阈值电压称为负向阈值电压，用 的差值称为回差电压ΔV，即
器状态不变，电路亦保持原状态不变。
综合上述分析，可得555定时器的功能表如表6.2.1 所示。
标6.2.1 555定时器功能表
若和控C2制的电基压准输电入压端改外变接为固VIC定和电12V压IC VI，C，并则进比而较影器响C1 电路的工作状态。这里不再赘述，读者可自行分 析。
6.3 施密特触发器 施密特触发器能将边沿变化缓慢的电压波形整形
6.2.1 555定时器的电路结构
555定时器的内部电路结构如图6.2.1所示。它由3 个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比 较器C1和C2、基本RS触发器、集电极开路的放电 三极管T以及缓冲器G组成。
图6.2.1 555定时器的内部电路结构图
6.2.2 555定时器的功能 555定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输
6.2 集成555定时器
555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。 该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元 件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密 特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控 制等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型， 其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。通 常，双极型产品型号最后的3位数码都是555， CMOS产品型号的最后4位数码都是7555，它们的 结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一 般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
性 (a) 逻辑符 号 (b) 电 压传输特
性
6.3.2 施密特触发器的 应用
1. 波形变换
由 图 6.3.1 可 见 ， 施 密 特触发器可将三角波 变换为矩形波。若输 入的是正弦波，只要 输入信号的幅度大于 VT+，便可在施密特触 发器的输出端得到相 同频率的矩形波脉冲 信号，其变换波形如 图6.3.3所示。
出控制RS触发器和放电三极管T的状态。图中 RD 为复位输入端，当 RD 为低电平时，不管其它输入 端的状态如何，输出vO为低电平。因此在正常工 作时，应将其接高电平。
由准电图压6.2分.1别可为知，32 V当CC和5脚13V悬CC。空时，比较器C1和C2的基
（电本为平低1R）S(电触当R平发。=v器I01)被，32置V比CC0较，，器v放I2C电213输三VC出C极时高管，电T比平导较(通器S，C输=11输出)，出端基低vO
脉冲波形的演示文稿
（优选）脉冲波形的
内容提要
本章在介绍矩形波脉冲信号的基础上，着 重讲述了应用较广的中规模集成555定时器 的电路结构和功能，然后围绕着矩形脉冲 波的产生和整形，详细介绍了555定时器构 成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振 荡器的工作原理及其应用。
6.1 概述 数字系统中的工作信号一般都是矩形波脉冲信号。
（为高3）电当平vI。继续下降小于
1 3
VCC
时，电路输出vO1跳变
通过上述分析得知，施密特触发器可以将输入的 三角波整形为矩形脉冲波。同理，也可将正弦波 形整形为矩形脉冲波。
如果在555定时器的放电三极管T输出端(7脚)外接 一电阻，并与另一电源VCC1相连，则由vO2输出的 信号可实现输出电平转换。
图6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器
2. 工作原理
现以如图6.3.1(b)所示的三角波输入信号，根据表
6.2.1说明电路的工作原理。
（1）当vI
变。 1
3 VCC
vI
2 3 VCC
1 3
VCC时，vO1输出高电平。当vI上升至
时，vO1仍输出高电平，保持原来状态不
（续电上平2），升当， 保v持然I 32原后VC来下C 时状降，态尚vO不未1输变达出。到低13V电CC平时。，当vvOI1由仍输32 V出CC 低继
（(器R2被=）1置)当，1，v比I1 放较32电V器CC三，Cv2I极输2 管出13VC低TC 时截电，止平比，(S较输=器出0)，端C1基v输O本为出R高高S电电触平发平。
（3）当
vI1
， 2
3
VCC
vI2
1 3
VCC时，比较器
C1输出高电平
( R =1)，比较器C2也输出高电平( S =1)，触发
VT—
表示
。
两者
= VT+－VT—
(6.3.1)
图6.3.2(a)所示为从
曲线中可看到电路的滞回特性。如果在控制电压
端(5脚)外接控制电压vIC，改变vIC的大小，可以 调节回差电压的范围。
图6.3.2 施 密特触发 器的逻辑 符号和电 压传输特
为边沿陡峭的矩形脉冲。同时具有回差电压特性 和较强的抗干扰能力。
6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器
1. 电路组成 将555定时器的阈值输入端(6脚)和触发输入端(2
脚)连在一起，作为信号输入端，即可构成施密特 触发器，如图6.3.1(a)所示。控制电压端(5脚)通 过0.01μF的滤波电容接地，以防干扰，提高比较 器基准电压的稳定性。
图6.1.1 实际的矩形脉冲波形
主要参数是：脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大幅 度。
上升时间tr——脉冲上升沿从0.1Vm上升至0.9Vm所 经历的时间。
下降时间tf——脉冲下降沿从0.9Vm下降至0.1Vm所 经历的时间。
脉冲宽度tw——脉冲前后沿在0.5Vm两点间的时间 间隔。
脉冲周期T——在周期性脉冲序列中两个相邻脉冲 之间的时间间隔。
占 空 比 q—— 脉 冲 宽 度 与 脉 冲 周 期 的 比 值 ， 即 q=tw∕T。
对于理想矩形波，其上升时间tr和下降时间tf均为 零。
3. 主要参数
由图6.3.1(b)波形图可以看出，施密特触发器输出 电平由高向低跳变和由低向高跳变时所对应的输
入阈值电压不同。把施密特触发器输入信号正向
增加时，输出电平跳变所对应的输入阈值电压称
为入正信向号阈负值向电减压少，时用，V输T+出表电示平；跳把变施所密对特应触的发输器入输
阈值电压称为负向阈值电压，用 的差值称为回差电压ΔV，即
器状态不变，电路亦保持原状态不变。
综合上述分析，可得555定时器的功能表如表6.2.1 所示。
标6.2.1 555定时器功能表
若和控C2制的电基压准输电入压端改外变接为固VIC定和电12V压IC VI，C，并则进比而较影器响C1 电路的工作状态。这里不再赘述，读者可自行分 析。
6.3 施密特触发器 施密特触发器能将边沿变化缓慢的电压波形整形
6.2.1 555定时器的电路结构
555定时器的内部电路结构如图6.2.1所示。它由3 个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比 较器C1和C2、基本RS触发器、集电极开路的放电 三极管T以及缓冲器G组成。
图6.2.1 555定时器的内部电路结构图
6.2.2 555定时器的功能 555定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输
6.2 集成555定时器
555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。 该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元 件就可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密 特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控 制等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型， 其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。通 常，双极型产品型号最后的3位数码都是555， CMOS产品型号的最后4位数码都是7555，它们的 结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一 般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
性 (a) 逻辑符 号 (b) 电 压传输特
性
6.3.2 施密特触发器的 应用
1. 波形变换
由 图 6.3.1 可 见 ， 施 密 特触发器可将三角波 变换为矩形波。若输 入的是正弦波，只要 输入信号的幅度大于 VT+，便可在施密特触 发器的输出端得到相 同频率的矩形波脉冲 信号，其变换波形如 图6.3.3所示。
出控制RS触发器和放电三极管T的状态。图中 RD 为复位输入端，当 RD 为低电平时，不管其它输入 端的状态如何，输出vO为低电平。因此在正常工 作时，应将其接高电平。
由准电图压6.2分.1别可为知，32 V当CC和5脚13V悬CC。空时，比较器C1和C2的基
（电本为平低1R）S(电触当R平发。=v器I01)被，32置V比CC0较，，器v放I2C电213输三VC出C极时高管，电T比平导较(通器S，C输=11输出)，出端基低vO
脉冲波形的演示文稿
（优选）脉冲波形的
内容提要
本章在介绍矩形波脉冲信号的基础上，着 重讲述了应用较广的中规模集成555定时器 的电路结构和功能，然后围绕着矩形脉冲 波的产生和整形，详细介绍了555定时器构 成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振 荡器的工作原理及其应用。
6.1 概述 数字系统中的工作信号一般都是矩形波脉冲信号。
（为高3）电当平vI。继续下降小于
1 3
VCC
时，电路输出vO1跳变
通过上述分析得知，施密特触发器可以将输入的 三角波整形为矩形脉冲波。同理，也可将正弦波 形整形为矩形脉冲波。
如果在555定时器的放电三极管T输出端(7脚)外接 一电阻，并与另一电源VCC1相连，则由vO2输出的 信号可实现输出电平转换。
图6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器
2. 工作原理
现以如图6.3.1(b)所示的三角波输入信号，根据表
6.2.1说明电路的工作原理。
（1）当vI
变。 1
3 VCC
vI
2 3 VCC
1 3
VCC时，vO1输出高电平。当vI上升至
时，vO1仍输出高电平，保持原来状态不
（续电上平2），升当， 保v持然I 32原后VC来下C 时状降，态尚vO不未1输变达出。到低13V电CC平时。，当vvOI1由仍输32 V出CC 低继
（(器R2被=）1置)当，1，v比I1 放较32电V器CC三，Cv2I极输2 管出13VC低TC 时截电，止平比，(S较输=器出0)，端C1基v输O本为出R高高S电电触平发平。
（3）当
vI1
， 2
3
VCC
vI2
1 3
VCC时，比较器
C1输出高电平
( R =1)，比较器C2也输出高电平( S =1)，触发
VT—
表示
。
两者
= VT+－VT—
(6.3.1)
图6.3.2(a)所示为从
曲线中可看到电路的滞回特性。如果在控制电压
端(5脚)外接控制电压vIC，改变vIC的大小，可以 调节回差电压的范围。
图6.3.2 施 密特触发 器的逻辑 符号和电 压传输特
为边沿陡峭的矩形脉冲。同时具有回差电压特性 和较强的抗干扰能力。
6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器
1. 电路组成 将555定时器的阈值输入端(6脚)和触发输入端(2
脚)连在一起，作为信号输入端，即可构成施密特 触发器，如图6.3.1(a)所示。控制电压端(5脚)通 过0.01μF的滤波电容接地，以防干扰，提高比较 器基准电压的稳定性。