脉冲波形的产生(自编)
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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
脉冲波形的产生与变换教学课件
脉冲信号的产生方式
总结词
可以通过多种方式产生脉冲信号，如逻辑门电路、晶体管开关电路、数字IC等。
详细描述
产生脉冲信号的方式有多种，可以根据具体的应用需求选择合适的方式。常见的产生脉冲信号的方式包括使用逻 辑门电路、晶体管开关电路和数字IC等。这些电路可以通过组合和配置，产生不同形状和特性的脉冲信号，以满 足不同的应用需求。
根据观察和测量结果，调整电 路参数，实现脉冲波形的变换 。
实验结果与分析
实验结果记录
详细记录示波器显示的脉冲波形图像以及相关测量数据。
结果分析
根据记录的数据，分析脉冲波形的变化规律以及电路参数对波形的 影响。
结论总结
总结实验结果，得出脉冲波形变换的原理以及实现方法。
05
总结与展望
脉冲波形产生与变换的重要意义
。
电源：为电路提供稳定的直流 电压或交流电压。
实验步骤与操作方法
构建电路
根据实验要求，使用电子元件 构建脉冲波形变换电路。
观察与测量
使用示波器观察脉冲波形，并 记录相关数据。
准备实验器材
根据实验需求选择合适的电子 元件和测量仪器。
信号源设置
设置信号发生器，使其输出所 需的脉冲波形信号。
变换电路调整
脉冲波形产生与变换是电子工程、通信和控制工程等领域中 的重要技术，广泛应用于信号处理、雷达、无线通信、电力 电子和电机控制等领域。
脉冲波形产生与变换技术的不断发展和创新，对于推动相关 领域的技术进步和产业升级具有重要意义，能够促进社会经 济的发展和提高人们的生活水平。
当前研究现状与发展趋势
未来，脉冲波形产生与变换技术将继续向着高精度、 高稳定性和高效率的方向发展，同时将更加注重与其 他技术的融合和创新，如物联网、云计算和边缘计算 等。
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。
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8章脉冲波形的产生zhao
单稳态触发器
vI
如 输图 出脉8-1冲6所宽示度。TW近似
v计O1 算：
为了克服这些缺点，引入了一些改进电路。
RC环形多谐振荡器
vO（vI1） VOH
电路结构及工作原理
VOL
延时环节
限流0 电vO（1阻vI2）
t
C
vI1
vO1
vO2 R RS
vO 0 vO2
1 G1
vI2 1 G2
vI3 100Ω 1 G3
图8-12 RC环形振荡器
0 vI3
暂态II
t
VT+(VOH-VOL) t
第8章 脉冲波形的产生与整形
通常，把非正弦波称之为脉冲波。 按脉冲波形的形式分成矩形波、梯形波、
阶梯波、锯齿波等。 本章主要介绍用多谐振荡器直接产生矩形
波和利用整形电路获得矩形波的方法。 一些概念 集成555定时器及应用
一些概念
矩形脉冲波常作为时钟信号。
波形的好坏直接关系到电路能否正常工作。
VCC
＞<22VVCCCC//33 ＞<VVCCCC//33
8
5 R1 V-C
TH 6
5kΩ
+
VR1
C1 -
R2 5kΩ
×TL 2
+
VR2 - C2
R3 5kΩ
4 R 01
R 01
VC1(VR )
S 10
VC2(VS)
1 10 Q 3 不01变3
7
× 2 Q
D
T不变
R
1 图8-1 集成5G555定时器原理图
1
vI
vO vI
vO
图8-11施密特触发器逻辑符号
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。
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。
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)
脉冲波形的产生与变换
1．当vi=0时，由于此时vi2为高电平（等于 Vcc），所以门2输出vo2为低电平（等于0）； 门1的输入全为低电平，门1输出为高电平，即 门1截止、门2导通，vo1=1、vo2=0。这是电路 的稳定状态。 2．当vi从0跳变为Vcc时，电路产生如下正反馈 过程：
5.1.2矩形脉冲波形参数
由于脉冲波形是各种各样的，所以， 用以描述各种不同脉冲波形特征的参数 申不一样。例如用描述矩形脉冲的参数 就和锯齿波的参数不一样。所以，我们 仅以矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的参 数。 图5—2所示，为实际的矩形脉冲波 形，用以下几个主要参数表示.
图5—2 矩形脉冲的主要参数
1．脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大变化幅度。 2．脉冲宽度twm—一脉冲波形前、后沿0.5Vm 处的时间间隔 3．上升时间tr—一脉冲前沿0．1Vm上升到 0.9Vm所需要的时间。 4. 下降时间tf——脉冲后沿从0．9Vm下降到 0.1Vm所需要的时间。 5．脉冲周期T——在周期性连续脉冲中，两个 相邻脉冲间的时间间隔。有时也用重复频率 f=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。
5.1.3最简单的脉冲波形变换电路—— 微分电路和积分电路 1．微分电路
微分电路可以将输入矩形脉冲的跳变部分 选择出来，形成一对正负尖脉冲。因此，微分 电路是——个最简单的波形变换电路，它可将 矩形脉冲变换为一对正负尖脉冲。 微分电路的形式就是一个RC串联电路， 输出电压为电阻R两端的电压。如图5—3(a)所 示。
5.3 单稳态触发器
5.3.1 TTL微分型单稳态电路 5.3.2 TTL积分型单稳态路 5.3.3 555定时器构成的单稳态触发器
一、电路组成
由两个或非门和RC电路组成，如图5—6(a) 所示。
5.1.2矩形脉冲波形参数
由于脉冲波形是各种各样的，所以， 用以描述各种不同脉冲波形特征的参数 申不一样。例如用描述矩形脉冲的参数 就和锯齿波的参数不一样。所以，我们 仅以矩形脉冲为例，介绍脉冲波形的参 数。 图5—2所示，为实际的矩形脉冲波 形，用以下几个主要参数表示.
图5—2 矩形脉冲的主要参数
1．脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大变化幅度。 2．脉冲宽度twm—一脉冲波形前、后沿0.5Vm 处的时间间隔 3．上升时间tr—一脉冲前沿0．1Vm上升到 0.9Vm所需要的时间。 4. 下降时间tf——脉冲后沿从0．9Vm下降到 0.1Vm所需要的时间。 5．脉冲周期T——在周期性连续脉冲中，两个 相邻脉冲间的时间间隔。有时也用重复频率 f=1/T表示单位时间内脉冲重复的次数。
5.1.3最简单的脉冲波形变换电路—— 微分电路和积分电路 1．微分电路
微分电路可以将输入矩形脉冲的跳变部分 选择出来，形成一对正负尖脉冲。因此，微分 电路是——个最简单的波形变换电路，它可将 矩形脉冲变换为一对正负尖脉冲。 微分电路的形式就是一个RC串联电路， 输出电压为电阻R两端的电压。如图5—3(a)所 示。
5.3 单稳态触发器
5.3.1 TTL微分型单稳态电路 5.3.2 TTL积分型单稳态路 5.3.3 555定时器构成的单稳态触发器
一、电路组成
由两个或非门和RC电路组成，如图5—6(a) 所示。
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
脉冲波形的产生和整形(2)
脉冲波形的产生和整形 vA
VT
VOH
输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同电路状
设反相器G1和G2均为CMOS门，其阈值电压为VTH＝ VDD/2，输出 高低电平分别为VOH＝ VDD， VOL＝0，且R1< R2
8
第10章 脉冲波形的产生和整形
1.工作原理
①当vI＝0时， vo1＝ VOH ， vo＝ VOL≈ 0，此时G1门的输入电压为
vA
R1 R1R2
v0
0
编辑ppt
9
二 、矩形脉冲特性的描述
通常的矩形脉冲波 形如图10.1.1所示。
编辑ppt
图10.1.1
3
3
第10章 脉冲波形的产生和整形
其中：
图10.1.1
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。 有时也用频率f＝1/ T表示单位时间内脉冲重复的次数。
脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
vA＝VT
H
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
v0
＝ R2 R1 R2
VT－
R1 R1 R2
VDD
由于VTH＝ VDD / 2，故
VT－＝（ 1RR12)VTH
只要vI<VT-，vo≈0
13
第10章 脉冲波形的产生和整形
将VT＋和VT－之间的差值定义为回差电压，用△VT表示，即
VI VT (1RR12)VTH VI VT (1RR12)VTH
③当vI从高电平VDD逐渐下降到 vA＝VTH时，由于也存在正 反馈，即
vA
vo
vo
使电路迅速跳变到 vo＝VOL≈ 0
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v d↑
vO1=VOL =0
vI2=VOL =0
电容C上电压不能突变
vO=VOH=VDD
暂稳态(vO1 =VOL =0
vO=VOH = VDD)
此时，即使vI的触发脉冲已经撤销，vO的高电平仍将维持。
(3)电容C充电过程
R>>RON
C充电
vI2↑
vI2 ≥VTH
vO=VOL =0
若此时触发脉冲已经撤销(vd=0)，vO1、 vI2均为高电平。
二、矩形脉冲的特性参数
0.9Vm 0.5Vm 0.1Vm tr tW tf Vm
T
T -- 脉冲周期：两个相邻脉冲之间的时间间隔。 f =1/T Vm-- 脉冲幅度：脉冲电压的最大变化幅度。
tW--脉冲宽度：脉冲上升到0.5Vm处至下降到0.5Vm处的时间间隔。
tr --上升时间：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需时间。 tf --下降时间：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需时间。 q --占空比 q= tW /T
施密特触发器的特点
施密特触发器是脉冲波形变换经常使用的一种电路， 输出有两个稳定状态。 该电路有两个重要的特点： 1、输出状态依赖于电路输入信号的电平； 2、能改善输出波形，使输出电压波形的边沿变得很 陡 施密特触发器的应用： 1、用于波形变换 2、用于脉冲整形 3、用于脉冲的幅度鉴别
6.2.2 集成施密特触发器
1.TTL 系列
vO
74LS14 六反相器
74LS132 四2输入与非门 74LS13 双4输入与非门
vI
A B
A B C D
1
&
vO
0
Y
VTH
VDD vI
&
Y
2.CMOS 系列
CC40106 六反相器
CC4093
四2输入与非门
6.2.3 施密特触发器的应用
一、波形变换
vI
1
vO
vI
vO
VT+ VT–
6.4 多谐振荡器 --无稳态电路
多谐振荡器是一种自激振荡器。 在接通电源以后不需要外加触发信号，便能自动地产生 矩形脉冲。 由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以又把矩形 波振荡器称为多谐振荡器。 类型： 对称式多谐振荡器 非对称式多谐振荡器 环形振荡器
用施密特触发器构成的多谐振荡器
3.暂稳态持续时间仅取决于电路参数，与触发脉冲无关。
单稳态触发器的暂稳态通常是靠RC电路的充、放电过程 来维持的。 RC电路可接成两种形式：微分和积分电路形式。
6.3.1用门电路组成的单稳态触发器 vI vI
C R vO vO 0 t t
0 微分电路
vI R vO C 积分电路
vI 0 vO
0 t
二、脉冲整形
vI
vI
1
vO
VT+ VT–
vO
三、脉冲鉴幅
在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大 于某一定值的脉冲输出。 1
vI
vO
vI vO
VT+ VT–
四、构成多谐振荡器 R
1 C
vO
同时，电容C迅速放电。
放电时间极短
t定状态
二、积分型单稳态触发器
1.电路 TTL门 RC积分电路 正脉冲触发 R不能取值太大(必须保证vO1为低电平时vA<VTH) 2.工作原理 (1) vI没有加触发脉冲时，即vI=0 vO1= vA=VOH
vO vI vA VOH
石英晶体多谐振荡器
RC环形多谐振荡器 -输出脉冲周期
输出脉冲周期由电容的充电和放电两个 部分组成
tw1≈1.1RC tw2≈1.2RC
振荡周期等于
T= t
w1
+ t =2.3RC
w2
6.3 单稳态触发器
特点：
1.电路有一个稳态和一个暂稳态； 暂稳态：不能长久维持的状态。 2.在外界触发(窄)脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态， 在暂稳态维持一段时间后，自动返回到稳态；
稳态
(2) vI上加触发正脉冲时，即vI= VOH
vO1= VOL ∵电容C上电压不能突变 ∴vA缓慢下降(电容C放电) 只要vA >VTH ， vO=VOL =0 vA≤VTH 暂稳态
vO=VOH (电容C继续放电)
当vI返回低电平后，vO1= VOH ，电容C充电，经一段 时间后vI恢复为高电平，电路达到稳态。
t
一、微分型单稳态触发器
1.电路
CMOS： VTH=1/2VDD VOH≈VDD VOL≈0 2.工作原理
(1)没有加触发脉冲时，即vI=0
vI2=VDD=VOH vO=0 vd=0 稳定状态 电容C上无电压 (vO1 =VDD vO=0)
vO1=VDD
(2) vI上加触发脉冲时(正脉冲) vd vd ≥VTH
工作波形
计算 R RO 放电回路
vA
C
Q vC () VOL vC (0 ) VOH
VOL VOH tw ( R RO )C ln VOL VTH
输出脉冲幅度： Vm=VOH-VOL )C 分辨时间： td=TTR+tre tre (3 5)( R RO 优点：积分型比微分型单稳态触发器抗干扰能力强。 缺点：积分型单稳态触发器输出波形边沿较差。
脉冲波形的产生
概述
多谐振荡器
单稳态触发器
施密特触发器
6.1 概述
一、矩形脉冲 脉冲信号：一种持续时间极短的电压或电流信号(即突变信号)。 矩形波 方波 尖顶波 获得矩形脉冲的方法：
(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)将已有周期性变化波形(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