脉冲波形
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数字电子技术-脉冲波形的产生与变换
3
锯齿波变换的应用
在数字电子技术中，锯齿波的变换常用于产生矩 形波等脉冲波形，这些波形在信号处理、测量和 控制等领域有广泛的应用。
04
脉冲波形产生与变换的方法
数字方法
数字方法是指通过数字电路和数字信号处理技术来产生 和变换脉冲波形。
数字方法可以通过编程实现各种不同的脉冲波形，如矩 形波、三角波、正弦波等。
数字电子技术-脉冲波形 的产生与变换
• 引言 • 脉冲波形的产生 • 脉冲波形的变换 • 脉冲波形产生与变换的方法 • 脉冲波形产生与变换的实际应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
脉冲波形是指具有特定形状、幅 度、宽度和重复频率的波形，广 泛应用于数字电子技术中。
02
脉冲波形的产生与变换是数字电 子技术中的重要内容，涉及到信 号处理、通信、控制等多个领域 。
光纤通信
在光纤通信中，脉冲波形产生与变换技术用于生成高速光脉冲，实现大容量、高速的光信号传输。通 过调制技术，将数字信号加载到光脉冲上，提高通信系统的传输效率和可靠性。
在测量技术中的应用
时间测量
利用脉冲波形产生与变换技术，可以生成精确的时间间隔和频率，用于时间测量和计时 应用。例如，高精度计数器和频率计等测量仪器利用脉冲波形产生与变换技术实现高精
数字方法具有精度高、稳定性好、易于实现复杂波形等 优点。
数字方法还可以实现脉冲波形的调制和解调，广泛应用 于通信、雷达、测控等领域。
模拟方法
01
模拟方法是指通过模拟 电路和模拟信号处理技 术来产生和变换脉冲波 形。
02
模拟方法具有简单、直 观、易于实现等优点。
03
模拟方法可以通过简单 的RC电路、LC电路等实 现矩形波、锯齿波等基 本脉冲波形。
单元6脉冲波形的产生与整形
定义
使用时间常数较大的RC电路、数字逻辑门电路或可编程逻辑阵列等。
方法
用于定时、计数、分频等领域，如产生精确的时间延迟、控制脉冲宽度调制等。
应用
脉冲的相位整形
定义
通过改变脉冲的相位，使其满足特定要求的过程。
方法
使用移相器、延迟线或数字信号处理技术等。
用于信号合成、解调、多路复用等领域，如产生特定相位的参考信号、实现相位调制等。
脉冲波形的应用领域
通信 控制 检测 医学成像 脉冲波形在数字通信中用于传输数据，如脉码调制（PCM）和脉冲编码调制（PCM）。 脉冲波形用于检测各种物理量，如光、温度、压力和位移等。 脉冲波形用于控制各种电子设备和系统的开关状态，如电机控制和自动控制系统。 脉冲波形用于产生X射线和超声波等医学成像技术。
章节三
脉冲波形的整形
CHAPTER ONE
脉冲的幅度整形
通过改变脉冲的幅度，使其满足特定要求的过程。
使用电子器件（如比较器、运放等）或数字信号处理技术（如窗口函数）进行幅度调整。
用于信号处理、通信、测量等领域，如调整信号的功率、提高信噪比等。
脉冲的宽度整形
通过改变脉冲的宽度，使其满足特定要求的过程。
UNDERWORK
6
单元6脉冲波形产生与整形的实验与实践
WORKHARVEST
章节一
引言
CHAPTER ONE
脉冲波形的基本概念
脉冲波形是指一种短暂的、非连续的电信号，通常具有快速上升和下降的特性。 脉冲波形可以由各种电子和数字电路产生，用于控制、检测和通信等领域。 脉冲波形的基本参数包括脉冲宽度、脉冲幅度和脉冲频率等。
单元6脉冲波形的产生与整形
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使用时间常数较大的RC电路、数字逻辑门电路或可编程逻辑阵列等。
方法
用于定时、计数、分频等领域，如产生精确的时间延迟、控制脉冲宽度调制等。
应用
脉冲的相位整形
定义
通过改变脉冲的相位，使其满足特定要求的过程。
方法
使用移相器、延迟线或数字信号处理技术等。
用于信号合成、解调、多路复用等领域，如产生特定相位的参考信号、实现相位调制等。
脉冲波形的应用领域
通信 控制 检测 医学成像 脉冲波形在数字通信中用于传输数据，如脉码调制（PCM）和脉冲编码调制（PCM）。 脉冲波形用于检测各种物理量，如光、温度、压力和位移等。 脉冲波形用于控制各种电子设备和系统的开关状态，如电机控制和自动控制系统。 脉冲波形用于产生X射线和超声波等医学成像技术。
章节三
脉冲波形的整形
CHAPTER ONE
脉冲的幅度整形
通过改变脉冲的幅度，使其满足特定要求的过程。
使用电子器件（如比较器、运放等）或数字信号处理技术（如窗口函数）进行幅度调整。
用于信号处理、通信、测量等领域，如调整信号的功率、提高信噪比等。
脉冲的宽度整形
通过改变脉冲的宽度，使其满足特定要求的过程。
UNDERWORK
6
单元6脉冲波形产生与整形的实验与实践
WORKHARVEST
章节一
引言
CHAPTER ONE
脉冲波形的基本概念
脉冲波形是指一种短暂的、非连续的电信号，通常具有快速上升和下降的特性。 脉冲波形可以由各种电子和数字电路产生，用于控制、检测和通信等领域。 脉冲波形的基本参数包括脉冲宽度、脉冲幅度和脉冲频率等。
单元6脉冲波形的产生与整形
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脉冲波形产生与变换电路(课件)
矩形脉冲波(简称矩形波)是数字系统中最 常用的工作波形。
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
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6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
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
在通信系统中，梯形脉冲常被用作数字信号的编码方式，如曼彻斯特编码。
梯形脉冲具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，适用于长距离通信和高速数据传 输。
THANKS
感谢观看
04
脉冲波形的产生方法
数字方法产生脉冲波形
脉冲宽度调制（PWM）
通过数字方式设定脉冲的宽度，以调节输出 电压或电流的大小。
相位调制（PM）
通过数字方式改变脉冲的相位，实现信号的 合成与解调。
频率调制（FM）
通过数字方式改变脉冲的频率，以实现不同 的控制效果。
脉位调制（PPM）
通过数字方式改变脉冲的位序，实现多路信 号的编码与解码。
脉冲。
三角脉冲的宽度和幅度可以通过 调节电路中的电阻、电容等元件
来改变。梯形脉冲的产生源自梯形脉冲是一种常见的脉冲波形，其特点 是脉冲的幅度从零开始逐渐上升到最大值 ，然后保持不变，最后逐渐下降到零。
梯形脉冲的宽度和幅度可以通过调节 电路中的电阻、电容等元件来改变。
梯形脉冲可以通过数字逻辑门电路或施密 特触发器产生，当数字逻辑门电路的输入 信号发生变化时，就会产生梯形脉冲。
01
02
03
三角脉冲是一种介于矩 形脉冲和正弦波之间的 波形，具有对称的波形
曲线。
三角脉冲在信号处理中 常被用作滤波器、信号 发生器等设备的输入信
号。
通过调整三角脉冲的频 率和幅度，可以生成不 同特性的信号，用于信 号的调制、解调和滤波
等操作。
梯形脉冲在通信系统中的应用
梯形脉冲具有对称的上升沿和下降沿，能够快速地切换信号状态。
05
脉冲波形的应用实例
矩形脉冲在电机控制中的应用
01
矩形脉冲具有高电平与低电平之间切换的特性，适用于电机控 制中的开关信号。
梯形脉冲具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，适用于长距离通信和高速数据传 输。
THANKS
感谢观看
04
脉冲波形的产生方法
数字方法产生脉冲波形
脉冲宽度调制（PWM）
通过数字方式设定脉冲的宽度，以调节输出 电压或电流的大小。
相位调制（PM）
通过数字方式改变脉冲的相位，实现信号的 合成与解调。
频率调制（FM）
通过数字方式改变脉冲的频率，以实现不同 的控制效果。
脉位调制（PPM）
通过数字方式改变脉冲的位序，实现多路信 号的编码与解码。
脉冲。
三角脉冲的宽度和幅度可以通过 调节电路中的电阻、电容等元件
来改变。梯形脉冲的产生源自梯形脉冲是一种常见的脉冲波形，其特点 是脉冲的幅度从零开始逐渐上升到最大值 ，然后保持不变，最后逐渐下降到零。
梯形脉冲的宽度和幅度可以通过调节 电路中的电阻、电容等元件来改变。
梯形脉冲可以通过数字逻辑门电路或施密 特触发器产生，当数字逻辑门电路的输入 信号发生变化时，就会产生梯形脉冲。
01
02
03
三角脉冲是一种介于矩 形脉冲和正弦波之间的 波形，具有对称的波形
曲线。
三角脉冲在信号处理中 常被用作滤波器、信号 发生器等设备的输入信
号。
通过调整三角脉冲的频 率和幅度，可以生成不 同特性的信号，用于信 号的调制、解调和滤波
等操作。
梯形脉冲在通信系统中的应用
梯形脉冲具有对称的上升沿和下降沿，能够快速地切换信号状态。
05
脉冲波形的应用实例
矩形脉冲在电机控制中的应用
01
矩形脉冲具有高电平与低电平之间切换的特性，适用于电机控 制中的开关信号。
电针波形分类及作用
电针波形分类及作用电针疗法是一种传统中医疗法，通过在特定穴位上插入针灸针，通过电流传导来治疗疾病。
在电针疗法中，不同的波形对于疗效有着不同的作用。
下面我们将通过分类讨论电针波形及其作用。
一、脉冲波形脉冲波形是电针疗法中常见的一种波形，其特点是电流以脉冲的形式输出。
脉冲波形可以刺激神经末梢，改善神经传导功能，从而起到镇痛、舒筋活络的作用。
此外，脉冲波形还可以促进血液循环，加快新陈代谢，有助于消除疼痛和炎症。
二、连续波形连续波形是电针疗法中另一种常见的波形，其特点是电流以连续的形式输出。
连续波形可以深入刺激穴位，促使组织细胞活动，增加细胞代谢，有助于加速组织修复和恢复功能。
此外，连续波形还可以调节神经内分泌系统，改善机体内环境，有助于提高免疫力和抗病能力。
三、交替波形交替波形是电针疗法中比较特殊的一种波形，其特点是电流在正负方向之间交替变化。
交替波形可以同时刺激到不同深度的组织，促进局部血液循环和淋巴循环，有助于排除体内毒素和废物，减轻炎症反应，提高组织的自愈能力。
四、阶梯波形阶梯波形是电针疗法中较为复杂的一种波形，其特点是电流的幅度呈阶梯状变化。
阶梯波形可以模拟人体自然的生物电信号，促进神经肌肉的协调运动，有助于恢复受损神经和肌肉的功能。
此外，阶梯波形还可以调节神经末梢的兴奋性，减轻神经性疼痛，改善神经系统功能。
通过以上分类讨论，我们可以看到不同的电针波形对于疗效有着不同的作用。
在实际临床应用中，医师会根据患者的病情和具体情况选择合适的电针波形，以达到最佳的治疗效果。
同时，患者在接受电针疗法时也要密切注意医师的指导，配合治疗，以提高疗效，加快康复进程。
总的来说，电针波形在电针疗法中起着至关重要的作用，通过合理选择不同波形可以达到不同的治疗效果。
电针疗法作为一种安全有效的中医疗法，正逐渐受到越来越多患者的认可和接受。
希望通过本文的介绍，读者能对电针波形及其作用有更深入的了解，从而更好地了解电针疗法的疗效和应用范围。
07脉冲波形的产生和整形
VI VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOH
VA
VTH
R1
R2 R2
VI
VI
VT
(1
R1 R2
)VTH
当VI 1时，VO 1。
当VI 至VA VTH时，进入传输特性的放大区，故
VA VO1 VO
使电路迅速跳变到VO VOL
VA
VTH
VDD
(VDD
VT )
7.2.2施密特触发器的应用 用于波形变换
7.2.2施密特触发器的应用 用于鉴幅
7.2.2 施密特触发器的应用 用于脉冲整形
7.2.3 用施密特触发器构成的多谐振荡器
T
T1
T2
RC ln VDD VDD
VT VT
RC ln VT VT
调节R和C的大小，可以改变振荡周期
输出脉冲占空比可调
同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、 R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述 效果。
练习：救护车报警音响电路
VCC (+12V)
R1 10kΩ
VCC RD
8
4
7
R2
150kΩ
555 3
vI1 6 ( A )
vC
vI2 2
R3
C1 10μF
15 0.01μF
R4
R5 10kΩ
环节,加大t
pd
。
2
第二步：为获取更大 延迟,将C的接地 端改至G1输出。
通过调整R、C 改（f R不能太大） RC常数远大于Tpd , 因此周期主要计算 RC环节
7.4.5 石英晶体多谐振荡器
1922年美国 卡第提出用石英 压电效应调制电磁振荡的频率。
脉冲波形的产生与整形详解
④CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖 峰电流小，仅为2~3mA；而双极型555的尖峰电 流高达300~400mA。 ⑤CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高 出几个数量级，高达1010Ω。 ⑥CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅 为1~3mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA.
一般说来，在要求定时长、功耗小、负载轻的场 合宜选用CMOS型555；而在负载重、要求驱动电流 大、电压高的场合，宜选用双极型的555。
二、用门电路组成的施密特触发器
将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的 电压反馈到输入端，就构成了施密特触发器电路。 CMOS门，阈值电压
1 VTH VDD，且R1 R2 2
R2
vI
R1
1
v O1
1 G2
vO
' vO
v 'I
G1
6.3.3 用CMOS反相器构成的施密特触发器
6.3.4 图6.3.3电路的电压传输特性 (a)同相输出 (b)反相输出
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点： （1）电路在无外加触发信号作用期间，处于稳态； （2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回 稳态； （3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 （阈值电压及外接R、C），与触发脉冲的宽度和 幅度无关。
§6.3
施密特触发器
Schmitt Trigger
施密特触发器（电路）是一种特殊的双稳态时序 电路，与一般双稳态电路比较，它具有两个明显的特点： 1.施密特触发器是一种优良的波形整形电路， 只要输入信号电平达到触发电平，输出信号就会从一 个稳态转变到另一个稳态，且通过电路内部的正反馈 过程可使输出电压的波形变得很陡。 2.对正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平，这是施密特触发器的滞后特性或回差特 性，提高了干扰能力，可有效滤除噪声。
第10章 脉冲波形
电路来实现。
uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
数字电子技术
单稳态触发器小结
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳 态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部 电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉 冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但 却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途 很广。
对称式 多谐振荡器
数字电子技术
二、工作原理
假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则 必然会引起如下的正反馈过程 ：
使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平， 电路进入第一暂稳态。 此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容 C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数， 所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH， 并引起如下的正反馈过程：
为数字—模拟混合集成电路。 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。
数字电子技术
各公司生产的 555 定时器的逻辑功能与外引线 排列都完全相同。
双极型产品 单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码 优点 电源电压工作范围 负载电流 555 556 驱动能力较大 5~16V 可达200mA CMOS产品 7555 7556 低功耗、高输入阻抗 3~18V 可达4mA
数字电子技术
10.4 多谐振荡器
1. 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 • 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。 • 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。
uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
数字电子技术
单稳态触发器小结
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳 态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部 电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉 冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但 却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途 很广。
对称式 多谐振荡器
数字电子技术
二、工作原理
假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则 必然会引起如下的正反馈过程 ：
使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平， 电路进入第一暂稳态。 此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容 C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数， 所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH， 并引起如下的正反馈过程：
为数字—模拟混合集成电路。 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。
数字电子技术
各公司生产的 555 定时器的逻辑功能与外引线 排列都完全相同。
双极型产品 单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码 优点 电源电压工作范围 负载电流 555 556 驱动能力较大 5~16V 可达200mA CMOS产品 7555 7556 低功耗、高输入阻抗 3~18V 可达4mA
数字电子技术
10.4 多谐振荡器
1. 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 • 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。 • 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。
脉冲的产生与波形
要点二
详细描述
脉冲宽度定义为高电平持续的时间，通常以时间单位（如 秒、毫秒等）表示。在数字电路中，脉冲宽度是一个关键 参数，因为它决定了信号的逻辑状态和传输速率。较窄的 脉冲宽度可能导致信号的逻辑状态不稳定，而较宽的脉冲 宽度则可能使信号在传输过程中发生畸变。因此，选择合 适的脉冲宽度对于确保信号的正确传输和识别至关重要。
脉冲幅度
总结词
脉冲幅度是衡量脉冲电压或电流高低的标准，它决定了信号的能量和强度。
详细描述
脉冲幅度定义为脉冲的最大电压或电流值，通常以伏特或安培表示。在电子设备和系统中，脉冲幅度对于信号的 传输质量和系统性能具有重要影响。较大的脉冲幅度意味着更高的能量和更强的信号，但同时也可能导致信号失 真和干扰。因此，选择合适的脉冲幅度需要根据具体的应用需求和系统限制进行权衡。
电子脉冲
电子脉冲是由电子设备产生的。当电子设备中的电路状态发生变化时，会产生电 流的突然变化，形成脉冲。
电子脉冲通常用于控制和驱动各种电子设备，如计算机、电视、音响等。它们在 通信、数据处理、控制系统中也有广泛应用，如数字信号传输、开关电源控制等 。
03
脉冲的波形
矩形波
矩形波是一种常见的脉冲波形， 其特点是具有明确的上升沿和 下降沿，以及相对平坦的顶部 和底部。
脉冲频率
总结词
脉冲频率是衡量单位时间内脉冲数量的参数 ，它决定了信号的速度和动态特性。
详细描述
脉冲频率定义为单位时间内脉冲重复的次数， 通常以赫兹（Hz）表示。在通信和控制系统 等应用中，脉冲频率是关键参数之一。较高 的脉冲频率意味着更快的传输速度和更高的 响应能力，但同时也可能增加信号的噪声和 干扰。因此，选择合适的脉冲频率需要根据 实际应用的需求和限制进行优化。
PWM波形
PWM波形PWM（Pulse-Width Modulation）就是脉冲宽度调制，也就是占空比可变的脉冲波形. 中文名脉冲宽度调制波形外文名PWM wave目录1. 1 PWM调制2. 2 PWM波形3. 3 应用举例4. 4 特点PWM波形PWM调制PWM就是脉冲宽度调制，也就是占空比可变的脉冲波形.脉冲宽度调制是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。
电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
PWM波形PWM波形PWM控制技术就是对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
PWM波形应用举例电流跟踪型PWM变流电路就是对变流电路采用电流跟踪控制。
也就是，不用信号波对载波进行调制，而是把希望输出的电流作为指令信号，把实际电流作为反馈信号，通过二者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际的输出跟踪电流的变化。
采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点：①硬件电路简单；②属于实时控制方式，电流响应快；③不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；④与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多；⑤采用闭环控制.PWM波形特点若令频率不变，直接改变脉冲的宽度，亦即控制开关元件的导通时间；比如现在是高电平导通，那么方波的A越大，B越小，导通时间就长；否则就越短。
占空比编辑锁定占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。
脉冲波形详解
2、〕工作波形及输出脉宽的计算
R
84
7
3
vC
6 555
vI
2
5
C
1
vI VCC
vO
O
vC
O
0 .0 1 F
vO
O
tw=RC1n3≈1.1RC
2 3 VCC
t
t
tW t
8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器
阻特性
X fs
电 容 性
电 感 性
f
电 容 性
2、石英晶体振荡器
G1
1
C1
G2 1
vO
R
C2
R
R: 使反相器工作在线性区 C1 : 用于两个反相器间的耦合。 C2 : 抑制高次谐波，以保证稳定的频率输出。 电路的振荡频率仅取决于石英晶体谐振频率，而与电路 中的R、C的数值无关。
3、双相脉冲产生电路
2
t
= RCln2
V DD V TH
0
vO
t
tw≈0.7RC
tW
0
t1
t2
t
8.1.2 集成单稳态触发器
没有被重复触发 不可重复触发
vI
vO
可重复触发
vI
tw
tw
(a)
被重复触发
vO
tw
tw
(b)
1. 不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
B
G1
A1
&
A2
G4 &
a G2 &
G3 &
Cext
vI
vo
1
vI
VT＋ VT－
O vO VDD
脉冲波形产生与变换
随着技术的不断发展，对高速脉冲波形的 处理能力要求也越来越高，需要开发更高 效、高速的信号处理方法。
波形转换效率
波形产生与变换的集成化
在将一种脉冲波形转换为另一种脉冲波形 时，需要提高转换效率，以减少能量损失 和信号失真。
为了实现更小体积、更低成本的应用，需 要将脉冲波形产生与变换集成在一个小型 化、便携式的设备中。
脉冲波形的应用领域
01
02
03
04
通信
脉冲波形在数字通信中用于传 输数据，如脉冲编码调制 （PCM）和脉冲位置调制 （PPM）。
测量
利用脉冲波形进行时间、速度 、距离等物理量的测量，如雷
达测速仪和激光测距仪。
控制
脉冲波形用于控制各种电子设 备和系统，如电机驱动、开关
电源和自动控制系统。
医学成像
超声成像和核磁共振成像等医 学成像技术中，脉冲波形用于
缩小脉冲
通过减小脉冲的幅度，使其在幅度上 得到缩小。
脉冲的平移与翻转
平移脉冲
通过改变脉冲的时间位置，使其在时 间上得到平移。
翻转脉冲
通过改变脉冲的极性，使其在波形上 得到翻转。
脉冲的调制与解调
调制脉冲
通过将一个信号（如音频信号或视频信号）附加到脉冲上，使其在频率、相位或幅度上得到调制。
解调脉冲
通过将调制信号分离出来，还原出原始信号。
三角脉冲的幅度和频率可以通过调节电子元件的参数进行调 节，以满足不同的应用需求。
锯齿波的产生
锯齿波是一种特殊的脉冲波形，其特点是幅值从零线性增 加到最大值，然后又线性减小到零。与三角脉冲不同的是 ，锯齿波的上升沿和下降沿不光滑，呈现出锯齿状。
锯齿波可以通过模拟电路或数字电路等电子元件产生。锯 齿波的幅度和频率可以通过调节电子元件的参数进行调节 ，以满足不同的应用需求。
第十四章脉冲波形的产生和变换
列如图14-11所示。
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第三节 多谐振荡器
振荡器有两大类型:能产生正弦交流信号的电路称为正弦振荡 器，产生矩形波(或方波)的电路称为多谐振荡器，如图1412所示。
一、门电路组成的多谐振荡器 1.电路组成 图14-13所示为一个由CMOS反相器及电容C,电阻R构成的
自激多谐振荡器
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教学目标
1.掌握脉冲波电压的主要参数。 2.掌握几种常用的脉冲波形产生与变换电路。 3.理解几种常用的脉冲波形产生与变换电路的工作原理、输出
波形的分析及其应用。 4.了解555定时器内部结构框图、基本原理及典型应用。
返回
第一节 概述
一、脉冲的基本概念
1 .常见的脉冲信号：脉冲信号有很多种，如图14-1所示 2.矩形脉冲信号参数 如图14-2所示 脉冲幅度Vm：用来表示脉冲信号强弱的参数。 上升时间：脉冲从0. 1 Vm上升到0. 9 Vm所需要时间 下降时间：脉冲从0. 9 Vm下降到0. 1 Vm所需要时间
管集电极开路输出 555定时电路功能表如表14 -2所示。
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第五节 555时基电路
二、555定时电路的应用 1.构成多谐振荡器 如图14-24所示。 工作原理: (1)接通电源，电容C两端电压较低，v截止，电路输出高电平，
处于第一暂稳态。 (2)随着VCC对C充电的进行，电路进入第二暂稳态 (3)电路处于第二暂稳态时，C开始放电，回到第一暂稳态
加，电路发生下列正反馈，恢复到新的稳定状态
3.波形 上述电路的工作波形如图14-10所示。 tw即输出脉宽，表示暂稳态持续时间，由R C充、放电时间决
定，与外加触发信号无关，一般
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第二节 单稳态触发器
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第三节 多谐振荡器
振荡器有两大类型:能产生正弦交流信号的电路称为正弦振荡 器，产生矩形波(或方波)的电路称为多谐振荡器，如图1412所示。
一、门电路组成的多谐振荡器 1.电路组成 图14-13所示为一个由CMOS反相器及电容C,电阻R构成的
自激多谐振荡器
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教学目标
1.掌握脉冲波电压的主要参数。 2.掌握几种常用的脉冲波形产生与变换电路。 3.理解几种常用的脉冲波形产生与变换电路的工作原理、输出
波形的分析及其应用。 4.了解555定时器内部结构框图、基本原理及典型应用。
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第一节 概述
一、脉冲的基本概念
1 .常见的脉冲信号：脉冲信号有很多种，如图14-1所示 2.矩形脉冲信号参数 如图14-2所示 脉冲幅度Vm：用来表示脉冲信号强弱的参数。 上升时间：脉冲从0. 1 Vm上升到0. 9 Vm所需要时间 下降时间：脉冲从0. 9 Vm下降到0. 1 Vm所需要时间
管集电极开路输出 555定时电路功能表如表14 -2所示。
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第五节 555时基电路
二、555定时电路的应用 1.构成多谐振荡器 如图14-24所示。 工作原理: (1)接通电源，电容C两端电压较低，v截止，电路输出高电平，
处于第一暂稳态。 (2)随着VCC对C充电的进行，电路进入第二暂稳态 (3)电路处于第二暂稳态时，C开始放电，回到第一暂稳态
加，电路发生下列正反馈，恢复到新的稳定状态
3.波形 上述电路的工作波形如图14-10所示。 tw即输出脉宽，表示暂稳态持续时间，由R C充、放电时间决
定，与外加触发信号无关，一般
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第二节 单稳态触发器
脉冲波形的产生与变换
02
脉冲波形的产生
矩形脉冲的产生
矩形脉冲：通过将电压快速地加到高 电平然后减到低电平，再重复这个过 程，可以产生矩形脉冲。
矩形脉冲的宽度和高度可以通过改变 电压的上升和下降速度以及高低电平 的电压值来调整。
三角脉冲的产生
三角脉冲：三角脉冲可以通过比较器电路产生，当输入信号大于某个阈值时，比 较器输出高电平，否则输出低电平。
脉冲波形产生与变换技术的实际应用
为了更好地发挥脉冲波形产生与变换技术的优势，未来研究可以加强该技术在各领域的实 际应用研究。通过与产业界的合作，推动脉冲波形产生与变换技术的成果转化，为经济发 展和产业升级提供技术支持。
感谢您的观看
THANKS
压力传感器
通过检测压力变化产生的 脉冲波形，实现对压力的 测量。
温度传感器
利用热敏元件产生的脉冲 波形，实现对温度的测量。
在医学领域的应用
超声成像
利用超声波产生的脉冲波形，通 过接收反射回的脉冲信号进行成
像。
核磁共振成像
通过施加脉冲磁场和射频脉冲， 获取组织中的氢原子核磁矩信息，
重建图像。
脉冲激光治疗
目的和意义
随着科技的发展，脉冲波形在各个领 域的应用越来越广泛，对脉冲波形产 生与变换的研究具有重要的实际意义。
此外，脉冲波形的产生与变换也是信 号处理领域的重要研究方向之一，对 于推动相关领域的发展具有重要意义。
研究脉冲波形的产生与变换，有助于 深入了解信号的特性和传播规律，为 信号处理、通信系统设计等领域提供 理论支持和技术指导。
够将输入的脉冲波形进行变换，得到所需的输出波形。实验结果表明，
该算法具有快速、准确和稳定的特点。
03
脉冲波形在各领域的应用
第10章-脉冲波形
低电平。
(3) 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
阈值电压UT+和负向阈值电压UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭旳
矩形脉冲。
10.2.1 用门电路构成旳施密特触发器
一、电路构造
两个CMOS反相器， 两个分压电阻。
主要用途： 把变化缓慢 旳信号波形 变换为边沿 陡峭旳矩形 波。
用集成门电路构成旳施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
负载电流
双极型产品
CMOS产品
555
7555
556
7556
驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗
5~16V
3~18V
可达200mA
可达4mA
10.5.1 555定时器
1. 电路构成 电阻分压器 电压比较器 基本RS触发器
缓冲器 放电管T
555定时器 (a) 原理图 (b)外引线排列图
4.5～16V
555 定时器
（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合， 使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO旳正跳变反 馈到G1输入端，从而造成如下正反馈过程：
使电路迅速变为G1导通、G2截止旳状态，此 时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH旳状态。然 而这一状态是不能长久保持旳，故称为暂稳态。
态，但能够自动返回稳态； 暂稳态维持旳时间取决于电路本身旳参数，
一般是放电参数RC。
10.3.1 微分型单稳态触发器
1. 电路构成及工作原理 暂稳态是靠RC电路旳充放电过程来维持旳。 因为图示电路旳RC电路接成微分电路形式，故该电
(3) 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
阈值电压UT+和负向阈值电压UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭旳
矩形脉冲。
10.2.1 用门电路构成旳施密特触发器
一、电路构造
两个CMOS反相器， 两个分压电阻。
主要用途： 把变化缓慢 旳信号波形 变换为边沿 陡峭旳矩形 波。
用集成门电路构成旳施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
负载电流
双极型产品
CMOS产品
555
7555
556
7556
驱动能力较大 低功耗、高输入阻抗
5~16V
3~18V
可达200mA
可达4mA
10.5.1 555定时器
1. 电路构成 电阻分压器 电压比较器 基本RS触发器
缓冲器 放电管T
555定时器 (a) 原理图 (b)外引线排列图
4.5～16V
555 定时器
（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合， 使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO旳正跳变反 馈到G1输入端，从而造成如下正反馈过程：
使电路迅速变为G1导通、G2截止旳状态，此 时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH旳状态。然 而这一状态是不能长久保持旳，故称为暂稳态。
态，但能够自动返回稳态； 暂稳态维持旳时间取决于电路本身旳参数，
一般是放电参数RC。
10.3.1 微分型单稳态触发器
1. 电路构成及工作原理 暂稳态是靠RC电路旳充放电过程来维持旳。 因为图示电路旳RC电路接成微分电路形式，故该电
脉冲波形的主要参数
脉冲波形的主要参数
脉冲波形是一种特殊的波形，它通常用于描述电子设备的激励信号。
脉冲波形的主要参数包括脉冲宽度、脉冲频率、脉冲峰值电压和脉冲偏置电压。
脉冲宽度是指脉冲波形从起始点到终止点的时间间隔，单位是微秒。
脉冲频率是指单位时间内脉冲波形的重复次数，单位是赫兹。
脉冲峰值电压是指脉冲波形的最高电压，单位是伏特。
脉冲偏置电压是指脉冲波形的平均电压，单位也是伏特。
脉冲波形的参数可以用来表示电子设备的工作状态，因此脉冲波形的主要参数非常重要。
它们的值可以通过测量脉冲波形的形状和幅度来确定。
此外，还可以利用专业的仪器来测量脉冲波形的参数，以确保电子设备的正常工作。
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清华大学电机系王艳丹
C2
C1
uo2
1
3.4V 0.3V
0 G2 uR2 R2 uR1 UT 0
4.5V 1.4V 1.7V
t
t
(18-12)
uo1 C1 1
uo2 C2 1
R1
适当选择两个电阻的阻值， 使两个非门的静态工作点均 处于放大区，起振便比较容 R2 易。
P270：图20.3
改进后的RC耦合式振荡器 C2 C1
Why?
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(18-6)
18.3.1 环形振荡器
1. 基本环形振荡器
利用门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门 首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器。
G1 1 uo1 G2 1 uo2 G3 1 uo3
1
uo3 0
0
0
1
0
1 缺点: 频率太高 且不可调整。
t
(18-7)
设 uo3 的初始状态为0，则：
(18-19)
清华大学电机系王艳丹
G1
ui
1
uo1 R A C
1 G2
uo2
G3 & ui ui1
G1 1
G2 uo1 R A 1 C uo2
G4 1
uo4
负窄脉冲触发的积分型单稳电路
清华大学电机系王艳丹
(18-20)
ui
改进的积分型单稳触发器工作原理
0 ui1 t1 t
特点: 输出脉冲宽度不受 输入脉冲宽度的影响。
0
t
uA下降直到UT
uo2
UT 0
t2
tW
t tW=1.1RC t
(18-18)
u 上跳； u 继续下降
0
ui 0 uo1 0 t1 t3 t
ui 0 uo1 0 t1 t2 t
t
t
uA
uA t2 t
UT uo2 0
UT uo2 0 t2
t
0
G1
t
0
1
t
ui
1
uo1 R A C
G2
uo2
问题：输出端不能 产生宽于触发信号 的脉冲。
电子技术 数字电路部分
第十八章
脉冲波形的产生 和整形
清华大学电机系王艳丹 (18-1)
第十八章 脉冲波形的产生和整形
§18.1 概述 §18.2 单脉冲的产生 §18.3 连续矩形脉冲波的产生 §18.4 单稳态触发器 §18.5 555定时器的原理和应用
清华大学电机系王艳丹
(18-2)
§18.1 概述
0.3V 0
t
4.5V
uA
1.4V 0 1.7V
t
当R1=R2=R、C1=C2=C时，输出信号的周期近似为:
T 1.4 RC
清华大学电机系王艳丹 (18-14)
18.3.3 石英晶体多谐振荡器
石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。
C0 >>C L C0 电路符号 C R 很小，可忽 略。
等效电路
CLR 0 1 1 A 1 0 0 B 0 1 1 Q 0 0 0 Q 1 1 1 说明 稳态
触发
清华大学电机系王艳丹
(18-23)
74LS123输出脉冲宽度的三种控制方法: 1. 基本脉冲宽度由外接电阻( RT )、电容 ( CT )决 定，当CT > 1000PF 时，脉宽 tW 应为： tW = 0.45 RT CT 2. 在清零端( CLR )加清0负脉冲，可提前终止输出 脉冲，如下图所示: CLR Q tW
清华大学电机系王艳丹 (18-24)
3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲，可使输 出脉冲的宽度加宽: B Q tw 由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输 出脉冲的宽度，所以，它被称为可再触发式 单稳。
清华大学电机系王艳丹 (18-25)
tW
18.4.3 单稳态触发器的应用
单稳的应用多种多样，如：整形、延时控 制、定时顺序控制等等。 例1：脉冲整形控制。（P274 例20.1） 例2：延时控制。 （P274 例20.2）
G1 1
uo1
G2 1
uo2 100 C R
A RS
G3 1 uo
t
假设：开始时uo=0
(1) 电容上的电流流向A t 点，uA下降，只要 uA>UT ，uo不翻转。
t
(2) 当uA下降到UT时，uo翻 转，uo1、uo2也随之翻 转。 由于u 不能突变，当u 发生下跳时,uA有一突 变。
C o1
t
(18-9)
G1
1
G2 1
uo2 100 C R
uo 0 uo1 0 uo2 0 uA UT 0 U
清华大学电机系王艳丹
1
A RS
G3 1 uo
t
这时，由于 uo2>uo1，电 容电流方向如图，uA上 升。只要uA<UT，uo就 t 不翻转。 (3) 当uA上升到uA=UT 时， uo、uo1、uo2翻转。
清华大学电机系王艳丹 (18-33)
分压器给 两个比较器提供基准电压。 A1 ： 2VCC / 3 A2 ： VCC / 3
VCC TH 6 CO 5 TR D
2 7 R 8 R +
A1
RD
4 R Q S Q 1 3 uo
电 源 VCC
8 1
放 阈 电控 电 值 压制 D TH CO
7 6 5 4
uo1
0
t
0 uA G3 & ui ui1 G1 1 G2 uo1 RA 1 C uo2 G4 1 uo4 UT 0 0
t
t t
uo2
负窄脉冲触发的积分型单稳电路
清华大学电机系王艳丹 (18-21)
18.4.2 集成单稳组件介绍
74LS123。 74LS123 包括两个独立的单稳， 其管脚图如下：
清华大学电机系王艳丹
(18-4)
Q
&
Q &
+5V
电路中引入了基本R-S触发 器。 触发器的输入端低电平有效。 每按一次按钮，Q端就输出一个 正脉冲，Q’端输出一个负脉 冲。 Q
SB
可防抖动的单脉 冲发生电路
Q
清华大学电机系王艳丹
(18-5)
§18.3 连续脉冲的产生
脉冲波发生器又称多谐振荡器。 脉冲波发生器的电路构成： 分立元件构成； 由集成电路构成。 （本章重点）
VCC TH 6 CO 5 TR D
2 7 R 8 R + R +
A 1 A 1
RD
4 R Q S Q 1 3 uo
一个 RS 触发器; 一个反相器; 一个开关管（T）； 一个分压器（由三个 等值电阻组成）； 两个电压比较器（分 别由A1、A2组成 ）。
T
1
555定时器的内部电路图
VCC：4.5V ~ 18V
Q1 DW1 B A
7 4 L S 1 9 4:
S1 = 0
清华大学电机系王艳丹
S0 = 1
(18-29)
74 LS194: 除了清零， 就是右移。
用波形图表示如下:
CP A B C D E F G H
注意 右移输入 R = 1
去掉单稳延时，则 八个发光二极管的显示效果 为 “右移逐个亮”，并且一直亮下去 。
>2VCC / 3 <2VCC / 3 <2VCC / 3 VCC
阈值端 8 R + R +
>VCC / 3 <VCC / 3 >VCC / 3
TH 6 CO 5 TR D
A 1 A1
R Q S Q 1 3 uo
1 0 0 1
触发端 2 7 R
DW2 Q2 A
Q1 DW1 B A
(18-28)
时钟
E A CP B C D CP QA QB QC QD 74LS194 ( 1 ) S1 CLR R1 R C1 S0 S1 QA QB QC QD 74LS194 ( 1 ) CLR + 5V R R2 S0 C2 F G H
移位输入
DW2 Q2 A
清华大学电机系王艳丹 (18-17)
18.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理
G1
ui
1
uo1 R A C
1 G2
uo2
ui
0
uo1 在 ui 脉冲到来以前，uo1是高 电平，uo2是高电平。
ui 正 跳变 uo1 负跳变 uA 不 突变 C放电
o2 清华大学电机系王艳丹 A
t1
t
uA
uo2负 跳变
R +
A1
555
2 3
T
1
GND TR 地 触 发
Uo 输 出
RD 复 位
(18-34)
555定时器的内部电路图
清华大学电机系王艳丹
比较的结果
阈值端
TH
触发端
TR
R 1 0 0 RD
4
S 0 1 0 Q=0，T导通，uo=“1” Q=1，T截止，uo=“0” 保持 RS 触发器功能表 R S 0 1 0 1 Q 0 1 Q 1 0
VCC 1RT /CT 1CT 16 15 14 1Q 13 2Q 2CLR 2B 11 12 10 CLR Q Q CLR 7 8 2Q 2CT 2RT /CT GND 5
(18-22)
2A 9
Q Q
1 1A
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2
3
4
6
1B 1CLR 1Q
单稳的翻转时刻取决于 A、B、CLR 三个输入相与 的结果，具体参见功能表。 74LS123功能表
C2
C1
uo2
1
3.4V 0.3V
0 G2 uR2 R2 uR1 UT 0
4.5V 1.4V 1.7V
t
t
(18-12)
uo1 C1 1
uo2 C2 1
R1
适当选择两个电阻的阻值， 使两个非门的静态工作点均 处于放大区，起振便比较容 R2 易。
P270：图20.3
改进后的RC耦合式振荡器 C2 C1
Why?
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(18-6)
18.3.1 环形振荡器
1. 基本环形振荡器
利用门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门 首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器。
G1 1 uo1 G2 1 uo2 G3 1 uo3
1
uo3 0
0
0
1
0
1 缺点: 频率太高 且不可调整。
t
(18-7)
设 uo3 的初始状态为0，则：
(18-19)
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G1
ui
1
uo1 R A C
1 G2
uo2
G3 & ui ui1
G1 1
G2 uo1 R A 1 C uo2
G4 1
uo4
负窄脉冲触发的积分型单稳电路
清华大学电机系王艳丹
(18-20)
ui
改进的积分型单稳触发器工作原理
0 ui1 t1 t
特点: 输出脉冲宽度不受 输入脉冲宽度的影响。
0
t
uA下降直到UT
uo2
UT 0
t2
tW
t tW=1.1RC t
(18-18)
u 上跳； u 继续下降
0
ui 0 uo1 0 t1 t3 t
ui 0 uo1 0 t1 t2 t
t
t
uA
uA t2 t
UT uo2 0
UT uo2 0 t2
t
0
G1
t
0
1
t
ui
1
uo1 R A C
G2
uo2
问题：输出端不能 产生宽于触发信号 的脉冲。
电子技术 数字电路部分
第十八章
脉冲波形的产生 和整形
清华大学电机系王艳丹 (18-1)
第十八章 脉冲波形的产生和整形
§18.1 概述 §18.2 单脉冲的产生 §18.3 连续矩形脉冲波的产生 §18.4 单稳态触发器 §18.5 555定时器的原理和应用
清华大学电机系王艳丹
(18-2)
§18.1 概述
0.3V 0
t
4.5V
uA
1.4V 0 1.7V
t
当R1=R2=R、C1=C2=C时，输出信号的周期近似为:
T 1.4 RC
清华大学电机系王艳丹 (18-14)
18.3.3 石英晶体多谐振荡器
石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。
C0 >>C L C0 电路符号 C R 很小，可忽 略。
等效电路
CLR 0 1 1 A 1 0 0 B 0 1 1 Q 0 0 0 Q 1 1 1 说明 稳态
触发
清华大学电机系王艳丹
(18-23)
74LS123输出脉冲宽度的三种控制方法: 1. 基本脉冲宽度由外接电阻( RT )、电容 ( CT )决 定，当CT > 1000PF 时，脉宽 tW 应为： tW = 0.45 RT CT 2. 在清零端( CLR )加清0负脉冲，可提前终止输出 脉冲，如下图所示: CLR Q tW
清华大学电机系王艳丹 (18-24)
3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲，可使输 出脉冲的宽度加宽: B Q tw 由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输 出脉冲的宽度，所以，它被称为可再触发式 单稳。
清华大学电机系王艳丹 (18-25)
tW
18.4.3 单稳态触发器的应用
单稳的应用多种多样，如：整形、延时控 制、定时顺序控制等等。 例1：脉冲整形控制。（P274 例20.1） 例2：延时控制。 （P274 例20.2）
G1 1
uo1
G2 1
uo2 100 C R
A RS
G3 1 uo
t
假设：开始时uo=0
(1) 电容上的电流流向A t 点，uA下降，只要 uA>UT ，uo不翻转。
t
(2) 当uA下降到UT时，uo翻 转，uo1、uo2也随之翻 转。 由于u 不能突变，当u 发生下跳时,uA有一突 变。
C o1
t
(18-9)
G1
1
G2 1
uo2 100 C R
uo 0 uo1 0 uo2 0 uA UT 0 U
清华大学电机系王艳丹
1
A RS
G3 1 uo
t
这时，由于 uo2>uo1，电 容电流方向如图，uA上 升。只要uA<UT，uo就 t 不翻转。 (3) 当uA上升到uA=UT 时， uo、uo1、uo2翻转。
清华大学电机系王艳丹 (18-33)
分压器给 两个比较器提供基准电压。 A1 ： 2VCC / 3 A2 ： VCC / 3
VCC TH 6 CO 5 TR D
2 7 R 8 R +
A1
RD
4 R Q S Q 1 3 uo
电 源 VCC
8 1
放 阈 电控 电 值 压制 D TH CO
7 6 5 4
uo1
0
t
0 uA G3 & ui ui1 G1 1 G2 uo1 RA 1 C uo2 G4 1 uo4 UT 0 0
t
t t
uo2
负窄脉冲触发的积分型单稳电路
清华大学电机系王艳丹 (18-21)
18.4.2 集成单稳组件介绍
74LS123。 74LS123 包括两个独立的单稳， 其管脚图如下：
清华大学电机系王艳丹
(18-4)
Q
&
Q &
+5V
电路中引入了基本R-S触发 器。 触发器的输入端低电平有效。 每按一次按钮，Q端就输出一个 正脉冲，Q’端输出一个负脉 冲。 Q
SB
可防抖动的单脉 冲发生电路
Q
清华大学电机系王艳丹
(18-5)
§18.3 连续脉冲的产生
脉冲波发生器又称多谐振荡器。 脉冲波发生器的电路构成： 分立元件构成； 由集成电路构成。 （本章重点）
VCC TH 6 CO 5 TR D
2 7 R 8 R + R +
A 1 A 1
RD
4 R Q S Q 1 3 uo
一个 RS 触发器; 一个反相器; 一个开关管（T）； 一个分压器（由三个 等值电阻组成）； 两个电压比较器（分 别由A1、A2组成 ）。
T
1
555定时器的内部电路图
VCC：4.5V ~ 18V
Q1 DW1 B A
7 4 L S 1 9 4:
S1 = 0
清华大学电机系王艳丹
S0 = 1
(18-29)
74 LS194: 除了清零， 就是右移。
用波形图表示如下:
CP A B C D E F G H
注意 右移输入 R = 1
去掉单稳延时，则 八个发光二极管的显示效果 为 “右移逐个亮”，并且一直亮下去 。
>2VCC / 3 <2VCC / 3 <2VCC / 3 VCC
阈值端 8 R + R +
>VCC / 3 <VCC / 3 >VCC / 3
TH 6 CO 5 TR D
A 1 A1
R Q S Q 1 3 uo
1 0 0 1
触发端 2 7 R
DW2 Q2 A
Q1 DW1 B A
(18-28)
时钟
E A CP B C D CP QA QB QC QD 74LS194 ( 1 ) S1 CLR R1 R C1 S0 S1 QA QB QC QD 74LS194 ( 1 ) CLR + 5V R R2 S0 C2 F G H
移位输入
DW2 Q2 A
清华大学电机系王艳丹 (18-17)
18.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理
G1
ui
1
uo1 R A C
1 G2
uo2
ui
0
uo1 在 ui 脉冲到来以前，uo1是高 电平，uo2是高电平。
ui 正 跳变 uo1 负跳变 uA 不 突变 C放电
o2 清华大学电机系王艳丹 A
t1
t
uA
uo2负 跳变
R +
A1
555
2 3
T
1
GND TR 地 触 发
Uo 输 出
RD 复 位
(18-34)
555定时器的内部电路图
清华大学电机系王艳丹
比较的结果
阈值端
TH
触发端
TR
R 1 0 0 RD
4
S 0 1 0 Q=0，T导通，uo=“1” Q=1，T截止，uo=“0” 保持 RS 触发器功能表 R S 0 1 0 1 Q 0 1 Q 1 0
VCC 1RT /CT 1CT 16 15 14 1Q 13 2Q 2CLR 2B 11 12 10 CLR Q Q CLR 7 8 2Q 2CT 2RT /CT GND 5
(18-22)
2A 9
Q Q
1 1A
清华大学电机系王艳丹
2
3
4
6
1B 1CLR 1Q
单稳的翻转时刻取决于 A、B、CLR 三个输入相与 的结果，具体参见功能表。 74LS123功能表