脉冲的产生和整形电路

R D TR TR

↑ 1 1
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0 高 高 高
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1
说
明
清零 稳态 触发暂 稳态
2
3 4 5 6
1
0 0 ↓

0 1 ↑ 1
1
1 低 低 低
单稳态触发器应用举例
单稳态触发器在脉冲系统中有着广泛的应用。
例：由 CT74LS123 组件接成的两级单稳态定时电路。 工作波形：
15.3 施密特触发器
15.3.1 15.3.2 用与非门组成的施密特电路 集成施密特触发器电路简介
15.3.1 用与非门组成的施密特电路
一、工作原理 1．电路构成 电路特点：具有两个稳 态；电路存在回差现象。 2．工作原理 第一稳态 → 输入信号作用 → 第二稳态 → 输入信号作用→ 回到第一稳态。 3. 工作特点 是一个双稳态电路；电路状态的翻转依赖于外触发信号电平。
3．简单的锯齿波电压发生器： 用晶体管 V 代替开关S，在V 的基极输入连续的矩形波，让 V 交替地工作在截止与饱和状态， 就可以获得锯齿波电压。
三、自举补偿锯齿波电路
1．电路：
+VG 为电源；V2 是射极跟随器；V1 起开关作用； C1 为自举电容器； V3 是 隔离二极管。 2．要求：自举电容 C1 电容量足够大。
15.3.2 集成施密特触发器电路简介
集成施密特触发器性能一性好，触发电平稳定。 一、TTL 集成施密特触发器 CT7414 型六施密特反相器
二、CMOS 集成施密特触发器 CC40106 和 CC4093 是 国 产 CMOS 施密特触发器的典型产品。
施密特触发器应用举例 一、波形的变换和整形 1. 将连续变化的波形 ， 如正弦波、三角波等变换成矩形 波。 2. 将发生畸变的矩形波整形。
第 15 章
脉冲的产生和整形电路
本章学习目标 15.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器 15.2 单稳态触发器
15.3 施密特触发器
本章小结
本章学习目标
1 ．掌握锯齿波的参数，理解锯齿波电压发生器原理，了 解自举补偿锯齿波电路的工作原理。 2 ．掌握多谐振荡器的电路形式、工作原理及振荡周期的 估算方法。 3．掌握与非门组成的单稳态触发器电路特点及工作原理。
4．了解施密特触发器的电路特点及工作原理。
15.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器
15.1.1
15.1.2
锯齿波电压发生器
多谐振荡器
15.1.1
锯齿波电压发生器
锯齿波电压在示波器、雷达、 自动控制和测量仪器等设备中广 泛应用。 一、锯齿波电压的参数 1．扫描期 T1：要求在 T1 时间内电压随时间线性变化。 2. 回扫期 TB：电压在此期间迅速回到起始值，要求越 小越好。 3．休止期 TN：是扫描结束到下次扫描开始的间隔时间。 4．恢复期 T2：T2 = TB + TN 。 5．重复周期 T：T = T1 + T2 。 6．频率 f：f = 1/T。 7．扫描幅度 Vm：扫描期内电压的幅值。
二、锯齿波电压发生器基本原理 1．工作原理：利用电容器的缓慢充电和快速放电的过程， 在电容器两端得到锯齿波电压。
2．工作过程：初始时开关 S 闭合，VC = 0。若将 S 断开， C 开始充电， = RC，VC 按指数规律上升，经短暂时间 T1(T1 << )后再将 S 闭合，C 快速放电。不断重复 上述过程，就可以得到锯齿波。
（3）自动返回到稳态 当 vC 下降到关门电平时，G2 由开通返回到关闭状态，vO 由低电平返回到高电平。
3．正常工作条件：输入正脉冲 vI 的宽度 tpI 一定要大于单 稳态的输出脉冲宽度 tp。 4．弱点：正常工作依赖输入脉冲宽度。 5．改进措施：采用负窄脉冲触发的积分型单稳电路。
15.2.2
二、环形多谐振荡器的改进电路 1. 改进电路：原电路中的 R 用电位器来代替，构成频率 可调的多谐振荡器。
2．参数选择： 电位器 R 为 1 k，C 为 15 pF； 3．频率可调范围：1.4 ~ 8 MHz 4. 带石英晶体的环形振荡器 特点：提高频率的稳定性；电 路输出的工作频率决定于石英晶体 的串联谐振频率 f。
用集成 与 非门组成的环形多谐振荡器是产生矩形波的一种 电路。
三、单稳态触发器 单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态，在外加触发信号的 作用下可从稳态转为暂稳态，经过一段时间后自动从暂稳态翻转 回稳态，从而输出具有一定脉冲宽度的矩形波。 用途：做为自动控制的定时和延时线路。 四、施密特触发器
施密特触发器有两个稳态，电路状态的维持和翻转依赖于输 入端的电平。
二、滞回特性 1. 下限门槛电压 VTL：在输入电压下降过程中，施密特触发 器的输出电平由低变高时的输入电压。又称下触发电平。 2. 上限门槛电压 VTH：在输入电压上升过程中，施密特触发 器的输出电平由高变低时的输入电压。又称上触发电平。 3. 回差(滞回电压)：VTH 与 VTL 之间的 差值；即 VH = VTH VTL 4. 滞回特性： 施密特触发器由第 一稳态翻转到第二稳态的上限 门槛电压 VTH 与第二稳态翻转 到第一稳态的下限门槛电压 VTL 存在差值的现象。
两个稳态翻转时的输入端触发电压不同，存在回差，这是该 触发器的固有特征――滞回特性。
应用：波形变换、整形和构成多谐振荡器。
本章重点
1．掌握锯齿波电压发生器的工作原理和锯齿波电压参数。 2．掌握单稳态电路的工作原理及应用。
3．掌握多谐振荡电路的工作原理及应用。
4．掌握施密特电路的工作原理及应用。
本章难点
3．工作原理：V1 截止时，电容 C 充电，V2 输出锯齿波正 程电压；V1 饱和导通时，C 迅速放电，V2 输出锯齿波逆程电 压。同时 +VG 通过 V3、、C1、Re 对 C1 再充电补足被放掉的电 荷。
15.1.2 多谐振荡器
在电路数字系统中，经常要处理脉冲的产生、延时、整形 等问题，多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器可以实现 这些功能。 多谐振荡器：能自动反复输出矩形脉冲的自激振荡电路， 是无稳态电路。 无稳态电路：不需要外加触发信号，电路的输出状态会在 高、低电平两种状态间反复不停的翻转，没有稳定的状态。
15.2 单稳态触发器
15.2.1 用与非门组成的单稳态触发器
15.2.2 单稳态触发器集成电路简介
单稳态触发器：有一个稳定状态和一个暂稳态的触发器。 主要应用：延时、整形等方面。
15.2.1
用与非门组成的单稳态触发器
1．电路组成：两个与非门；一个积分电路。 2．工作原理：
电路处于稳态 → 外加触发信号，电路翻转为暂稳态 → 自动返回到稳态。
1．环形多谐振荡器的工作原理。 2．单稳态触发器的工作原理。 3．施密特触发器的滞回特性。
学时分配
序号 内 容 学 时
1 2
3 4 5
15.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器 15.2 单稳态触发器
15.3 施密特触发器 本章非门组成的多谐振荡器 1．结构特点 输出端与输入端接有反馈线，电路成环形。 2．工作原理
3. 起振条件 (R + R1) ≤ 0.85 k；R < 0.8 k 。 4. 实现电路
用一块 T081 型四非门或一 SN74S04 型六非门集成电路实现。 用一块 SN7400 型四 2 输入与非门或 CC4011 型四 2 输入与 非门，把每个与非门的输入端并接后改为非门来实现。
二、CT74LS123 双单稳态触发器简介 1．引脚排列 2．使用 在直接复位端输入低电平脉冲， 可提前终止输出脉冲，迫使脉冲变 窄，由 tp 变为 tp′。 此芯片具有重复触发功能，可使输出脉冲加宽。
外加负脉冲终止输出脉冲
重触发脉冲加宽输出脉宽
3．功能表
CT74LS123控制功能 输 序 1 号 0 入 0 输 出
注：施密特触发器的输出信号与输入信号是反相的，如果 要求输出与输入信号同相，可在施密特触发器的输出端再接一 级反相器。
二、构成多谐振荡器 电路： 将施密特反相器的输出端经 RC 充放电电路与输入端相连。 工作波形： 注：振荡频率可通过改变 R 和 C 的大小来调节。
本章小结
一、锯齿波电压发生器 锯齿波和矩形波是两种电子设备常用的电压波。 自举补偿锯齿波电路是产生锯齿波电压的电路。 二、多谐振荡器
单稳态触发器集成电路简介
一、CT74121 型单稳态触发器简介 1．引线排列
2．功能
说明： 表示任意值；↓表示电平从高到低的跳变；↑表示电 平从低到高的跳变； “高”表示高电平脉冲；“低”表示低电平脉冲。 使用：Cext 是外接电容端，Rint 是内部电阻端，Rint /Cext 是 外接电阻和电容公共端。 单稳态触发器输出脉冲的宽度由定时元件 R 和 C 决定。 接法：
（1）电路的稳态 无论 vI 是高电平还是低电平，G2 处于关闭状态，输出 vO 为高电平，这是电路的稳态。
（2）外加触发信号，电路翻转为暂稳态 设稳态时 vI 为低电平。当 vI 电平由低变高时，由于 vC 不 能突变仍保持高电平，则使 vO 电平从高变低；随电容 C 的放 电过程进行，vC 将下降，维持 G2 开通的条件将被破坏，因此 G2 开通的状态是暂时的，是暂稳态。