数字电子技术-07脉冲波形的产生与变换
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。
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。
7脉冲波形的产生与整形电路
图
脉冲定时
EXIT
数模和模数转换器
7.3 施密特触发器
主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿 陡峭的矩形波。 特点： ⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持 和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平 触发。 ⑵电压传输特性特殊 ，电路有两个转换电平 （上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡 峭的矩形脉冲。
脉冲信号。
EXIT
数模和模数转换器
7.1 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．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，无需外触发。
3．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。
EXIT
数模和模数转换器
7.1.1 矩形脉冲的主要参数 1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图 EXIT
数模和模数转换器
2. 矩形波及其参数
数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图7-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性 EXIT
数模和模数转换器
图7-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参
数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信
号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号
频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面
56知识资料第3章数字电子技术第7节脉冲波形的产生和整形
Word-可编辑第3章数字电子技术3.7脉冲波形的产生和整形➢脉冲信号：指骤然变化的电压或电流。
➢脉冲电路的研究重点：波形分析。
➢获得脉冲波形的主意主要有两种：1．利用脉冲振荡电路产生；2．是通过整形电路对已有的波形举行整形、变换，使之符合系统的要求。
➢以下主要研究几种常用脉冲波形的产生与变换电路：（功能、特点及其主要应用简介）1.施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成升高沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；2.单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；3.多谐振荡器：产生矩形脉冲；3.7.1多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器电路，该电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形脉冲或方波。
因为矩形脉冲中含有丰盛的高次谐波，故称为多谐振荡器。
另外多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，惟独两个暂稳态，通过电容的充电和放电，使两个暂稳态互相交替，故又称为无稳态电路。
由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点:首先，电路中含有开关器件，如门电路、电压比较器等。
这些器件主要用来产生高、低电平；第二，具有反馈网络,将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有延迟环节，利用RC 电路的充、放电特性可实现延时，以获得所需要的振荡频率。
在许多实用电路中，反馈网络兼有延时作用。
一．RC环形多谐振荡器1.电路组成：千里之行，始于足下图1RC 环形多谐振荡器电路原理图RC 环形多谐振荡器由三个非门G 1、G 2、G 3、两个电阻R 1、R 和一个电容C 组成。
R 1是G 3的限流保护电阻，R 和C 为定时器件，R 的阻值要小于门的关门电阻，R Ω<700,否则电路无法正常工作。
因为R 、C 值较大，门电路的延时可忽略不计。
2.工作原理：设A 点电位一直为低电平，G 1关闭，输出u 01为高电平。
它一方面使G 2开通，u 02为低电平；另一方面通过电容C 的耦合使B 点和D 点的电位u B 和u D 均为高电平，导致G 3开通，输出u 0为低电平。
202X年数电-07-脉冲波形的变换与产生
※ 11
1 vO 1
vO
vI
0
G1 ≥1
00
≥1 G2
vO1
－ + vI2Vth
vI
VDD
vI2
vO由1变0vO1=1(注意(zhù yì)：
∵此时vI的正脉冲已撤消)
VTH
VDD+VTH VDD+Δ+
电容电压不能突变(tūbiàn)vC=Vth
vO
vI2上升到VDD+Vth
暂态过程结束
v如果G2是CMOS门，由于保护二极管的钳位作用 vI2只能(zhī nénɡ)上升到VDD+Δ+
预备知识：
TTL与非门
1、门坎(ménkǎn)电平（阈值电压)：VTH
TTL与非门或反相器的电压传输(chuán shū)特性为：
输出低电平（逻辑0） ——与非门开通 输出高电平（逻辑1） ——与非门关闭
开门电平VON：使与非门开通的输入高电平的最小值。 关门电平VOFF：使与非门关闭的输入低电平的最大值。
(4)用TTL与非门组成微分型单稳态触发器，考虑到输入(shūrù)电流，
则应R ＜Roff，而Rd ＞Ron。CMOS门组成的单稳态触发器中R、
Rd 不受此限制。
第十七页，共九十二页。
※ 16
二、 积分(jīfēn)型单稳态触发器
两个与非门+RC积分电路 工作(gōngzuò)原理：
1 vO1 R
输出宽脉冲。
第十四页，共九十二页。
VDD+VTH VDD+Δ+
※ 13
3、主要参数计算(jìsuàn)：
vO
vO
1
பைடு நூலகம்
数电——脉冲波形的变换与产生PPT学习教案
第27页/共52页
工作过程分析： ⑴ 第一暂稳态及自动翻转过程。
上电时，C两端未充电， VO1 = 1，VI = VO2 = 0，为第一暂稳态。
电源VDD经G1的TP管、R和G2的TN给 C充电 ，使VI电压上升 ，当VI到达Vth时G1翻 转，G2翻转， 进入第 二暂稳 态。
t VDD
t
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④ 回差电压：
VI
VT
VT
VT
2
R1 R2
Vth
VO
电压传输特性
VO
0
VDD
0
VT-
VT+
VI
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VT+ VT-
t VDD
t
8.2.2 集成施密特触发器
第21页/共52页
8.2.3 施密特触发器的应用 1．波形变换
如将正弦波、三角波变换为矩形波信 号；
由于为CMOS门，无输入电流，由叠 加原理 得：
I1
R2 R1 R2
I
R1 R1 R2
O
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① 当 I=0时
I1
R1
R1 R2
O
1 2
O
1 2 VDD
Vth
O1 VDD，O 0，I1 0
② I逐渐上升， I1也逐渐上升，当上升到Vth 时，电路翻转。
VI
I1
R2 R1 R2
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2. 单稳态触发器的分类
门电路组成的单稳态触发器
按电路形式不同
MSI集成单稳态触发器
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路 直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC 电路组成。
多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1 门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL 门电路和CMOS 门电路组成。
由于TTL 门电路的速度比CMOS 门电路的速度快, 故TTL 门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS 门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL 门电路组成的多谐振荡器由TTL 门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC 延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
① 简单环形多谐振荡器(a) (b)uo图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
西安电子科技大学版数字电子技术(第三版)课后习题答案第七章
西安电子科技大学版数字电子技术(第三版)第七章脉冲波形的产生与变换2. 解Tw=1.1RC=1.1×104×10-7＝1.1msu I、uc和uo的对应波形如图7-4所示。
3. 解需用两级带微分电路的单稳态电路。
第一级的输出脉冲宽度为T w1=1.1R l C l=2µs第二级的输出脉冲宽度为T w2=1.1R2C2=1.5µs故2621611.1105.11.1102R C R C --⨯=⨯=利用以上两式，即可确定定时元件的数值。
若取R1=R2＝10k Ω，则C 1≈200pF ，C 2≈140 pF 。
电路原理图如图7-5(b)所示4. 解 充电时间 T 1＝0.7(R 1+R 2)C=7ms放电时间 T 2=0.7R 2C=5.6ms周期 T ＝T l +T 2=12.6msuc 与uo 的波形如图7-6(b)所示。
5. 解 线性扫描波发生器也叫锯齿波发生器，其特点是：幅度随时间成正比地增大，经过一段时间后，迅速降低为初始值。
其幅度随时间成正比地增大的这段时间叫扫描期。
图7-7(a)所示电路⑥脚的输出电压(即uc)的波形即为锯齿波，如图7-7(b)所示。
由波形图看出锯齿波的扫描期等于单稳态电路的输出脉冲宽度Tw 。
由于晶体管V 采用了稳定偏置电路，因此R l 的端电压U R1近似为 V U R R R U DD R 62111=+= 晶体管的集电极静态电流I CQ 约为 t I C dt I C dt ic C uc mA U I I CQ CQ R EQ CQ 1113.5Re 1⎰⎰=∙=∙=≈≈≈ 由单稳态电路的工作原理可知，当t=Tw 时，uc ＝2U DD /3，则 ms I CU T T I C U CQDD W W CQ DD 151.03/2132===6. 解 电路如图7-8(b)所示。
当⑤脚接电容时，其正向阈值U TH 和负向阈值U TL 分别为 V U U V U U DD TL DD TH 5311032==== 其输出波形如图7-8(c)所示。
数电 第七章 脉冲波形的产生与变换
双稳 触发信号 输出
单稳
多谐
4.6.1 555定时器的工作原理 定时器的工作原理 4.6.2 555定时器构成单稳态 定时器构成单稳态 4.6.3 555定时器构成多谐振荡器 定时器构成多谐振荡器 4.6.4 555定时器构成施密特触发器 定时器构成施密特触发器 4.6.5 555定时器构成压控振荡器 定时器构成压控振荡器(VCO) 定时器构成压控振荡器
7.2.3 555定时器构成多谐振荡器 定时器构成多谐振荡器
VCC RA
7 4 8 3 5 1
RB
6 2
555
uo
C
C5
电容器之所 以能够放电，是 由于有放电端7 脚的作用，因7 脚的状态与输出 端一致，7脚为 低电平电容器即 放电。
uC
2VCC/3 1VCC/3
0 uO tw1 0 tw2 图4.29 多谐振荡器波形图
uc
VCC RA
7 4 8 3 5 1
u '5
2 VCC 3 u '5 2 1
3
VCC
RB
6 2
555
uo C5
O
t uo t t
+ -
C
u5
O
uo
O
T T
555定时器做压控振荡器，其工作原理与多谐振荡器无 本质不同。在压控振荡器中，实质上是通过5脚加入一个控 制电压u5，u5的加入使555定时器的阈值随之改变，从而可 以改变多谐振荡器的振荡频率。为了使u5的控制作用明显， u5应是一个低阻的信号源。因为555定时器内部的阈值是由 三个5kΩ的电阻分压取得，u5的内阻大或串入较大的电阻， 压控作用均不明显。
t w2 = 0.7 RBC
因T1 ＞T2 ，它的占空比大于50% ，占空比不可调节。该 电路因加入了二极管，使电容器的充电和放电回路不同，可 以调节电位器使充、放电时间常数相同。如果RA=RB，调节电 位器可以获得50%的占空比。
数字电子技术07脉冲波形的产生与变换
2019/7/10
23
(2). 施密特触发与非门电路
为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采 用了施密特触发形式。
比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施 密特触发的与非门电路。
图7-8 施密特触发与非门的逻辑符号
2019/7/10
24
3. 施密特触发器的应用
(1). 波形变换
将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波 或正弦波变换成同周期的矩形波）。
工作原理：
当触发脉冲uI为高电平时，VCC通过R对C充电， 当TH = uC≥2/3VCC时，高触发端TH有效置0；此时， 放电管导通，C放电，TH = uC =0。稳态为0状态。
当触发脉冲uI下降沿到来时，低触发端TR有效 置1状态，电路进入暂稳态。
此时放电管T截止，VCC通过R对C充电。 当TH = uC≥2/3VCC时，使高触发端TH有效，置 0状态，电路自动返回稳态，此时放电管T导通。 电路返回稳态后，C通过导通的放电管T放电， 使电路迅速恢复到初始状态。
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2. 集成单稳态触发器
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简 单，但输出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小， 而且触发方式单一。因此实际应用中常采用集成单 稳态触发器。
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发 下降沿触发
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2. 不可重复触发型与可重复触发型
图（b）为可重复 图（a）为不可重复
4
常用脉冲波形及参数
1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图
2. 矩形波及其参数 数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
7脉冲波形的产生与变换
2 3 VCCtO Nhomakorabeat
vO
tW
O
t
7.2 用555组成单稳态触发器
工作原理：
5kΩ
vIC vI1
＋ －C1
R
5kΩ
vI
vI2
－ ＋C2
S
vO 5kΩ T
RD &
&
VCC
&
当引脚2有一个下降 沿触发时，Vo由低电平跳 变到高电平，电路由稳态 转入暂稳态。
G
1 vO vI
O vC
2 3 VCC
t
O
t
vO
G
1 vO vI
O vC
2 3 VCC
t
O
t
vO
tW
O
t
7.2 用555组成单稳态触发器
工作原理：
5kΩ
vIC vI1
＋ －C1
R
5kΩ
vI
vI2
－ ＋C2
S
vO 5kΩ T
RD &
&
VCC
&
当电路无触发信号时， Vi保持高电平，555内部 处于稳定状态，输出端VO 低电平。
G
1 vO vI
O vC
vI
2
5
C
1
O
t
vO
tW
O
t
输出脉冲宽度：TW = 1.1RC
t
uc (t) uc () (uc (0 ) uc ())e
VCC vO
0.01F
工程案例：产品数量检测电路
知者行之始，行者知之成”。在实践中不断总结创新经验， 深入学习，迎难而上。
tW
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)
阎石《数字电子技术基础》(第6版)章节题库-第7章 脉冲波形的产生和整形电路【圣才出品】
第7章脉冲波形的产生和整形电路一、选择题1．为了提高多谐振荡器频率的稳定性，最有效的方法是（）。
A．提高电容、电阻的精度B．提高电源的稳定度C．采用石英晶体振荡器C．保持环境温度不变【答案】C【解析】石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率，而与外接电阻、电容无关，具有极高的频率稳定性。
2．已知时钟脉冲频率为f cp，欲得到频率为0.2f cp的矩形波应采用（）A．五进制计数器B．五位二进制计数器C．单稳态触发器C．多谐振荡器【答案】A【解析】频率变为原来的五分之一，是五分频，只需要每五次脉冲进一位即可实现。
3．在图7-1用555定时器组成的施密特触发电路中，它的回差电压等于（）A．5VB．2VC．4VD．3V图7-1【答案】B【解析】555组成的施密特触发器中，当不接外接电压时，得到电路的回差电压为2V CC/3－V cc/3＝V cc/3；5脚为外部参考电压输入V CO，如果参考电压由外接的电压V CO供给，这时V T＋＝V CO；V T－＝V CO/2，回差电压为V CO/2＝4V/2＝2V，可以通过改变V CO值可以调节回差电压的大小。
4．电路如下图7-2（图中为上升沿JK触发器），触发器当前状态Q3Q2Q1为“100”，请问在时钟作用下，触发器下一状态（Q3Q2Q1）为（）。
图7-2A．“101”B．“100”C．“011”D．“000”【答案】C【解析】JK触发器特征方程为Q n＋1＝JQ＿n＋K＿Q n，由图7-2可得，三个触发器的驱动方程均为J＝K＝1，即特性方程均为Q n＋1＝Q＿n，Q1的时钟是CP，Q2的时钟是Q1，Q3的时钟是Q2，当前Q3Q2Q1的状态是100，由于触发器在上升沿被触发，CP上升沿Q1状态被触发，变为1；同时触发了Q2，Q2变为1；同理Q3为0。
5．多谐振荡器可产生的波形是（）A．正弦波B．矩形脉冲C．三角波D．锯齿波【答案】B【解析】“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
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。
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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
数字电子技术脉冲波形的产生和整形
数字电子技术脉冲波形的产生和整形数字电子技术在现代电子领域中扮演着重要的角色。
脉冲波形的产生和整形是数字电子技术中的一项基础技术，它在数字信号处理、通信系统、计算机科学等领域中得到广泛应用。
本文将探讨数字电子技术脉冲波形的产生和整形的原理、方法以及应用。
一、数字电子技术脉冲波形的产生原理数字电子技术脉冲波形的产生基于逻辑门电路的输出状态变化。
逻辑门电路由多个逻辑门组成，逻辑门的输入和输出可以是0或1。
通过逻辑门的组合和控制，可以产生各种复杂的波形。
例如，当使用非门电路时，其输出与输入相反。
如果输入为0，则输出为1；如果输入为1，则输出为0。
通过在非门电路后面串联非门电路，可以得到一个稳定的高电平或低电平信号。
通过适当的时钟控制和信号切换，可以产生各种脉冲波形。
二、数字电子技术脉冲波形的整形方法1. 单稳态整形电路单稳态整形电路可将输入的窄脉冲波形整形为较宽的方波信号，以确保输入脉冲的稳定性和准确性。
单稳态整形电路的核心是单稳态多谐振器，其通过一个触发器和适当的电容电阻网络实现。
输入脉冲触发触发器，逐渐充放电电容，最终输出一个较宽的方波脉冲。
2. 升降沿整形电路升降沿整形电路能够将输入脉冲波形的上升沿和下降沿进行整形，使其变得更为陡峭和准确。
升降沿整形电路由施密特触发器、比较器和延时电路等组成。
在输入脉冲波形的上升或下降沿触发触发器，输出经过比较器和延时电路后得到整形后的脉冲波形。
三、数字电子技术脉冲波形的应用1. 数字信号处理数字信号处理是数字电子技术的重要应用领域之一。
脉冲波形的产生和整形技术在数字信号处理中起到至关重要的作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形，可以实现信号滤波、频率分析、解调等功能。
2. 通信系统在通信系统中，数字电子技术脉冲波形的产生和整形对信号的传输和接收起着重要作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形，可以实现数据的编码、解码、调制和解调等功能，提高信号传输的可靠性和效率。
3. 计算机科学在计算机科学领域，数字电子技术脉冲波形的产生和整形广泛应用于时序控制、时钟信号生成、数据同步等方面。
电子课件《数字电子技术》7第7章 脉冲波形的产生与整形电路
7.4 多谐振荡器
简单环形多 谐振荡器
RC环形多谐 振荡器
秒脉冲发生 器
7.4.1 简单环形多谐振 荡器
如图7-25所示为3非门多谐振荡器的电路结构。
图7-25 3非门多谐振荡器的电路结构
如图7-26所示为3非门多谐振荡器各点的输出波形图。
图7-26 3非门多谐振荡器各点的输出波形图
7.4.2 RC环形多谐振荡 器
如图7-23所示为74HC123典型应用的电路结构。
（a）上电噪声脉冲消除电路
（b）掉电保护电路
图7-23 74HC123典型应用的电路结构
（1）系统上电时，输出会产生一噪声脉冲，其宽度由 RX和 CX决定，为消除该噪声脉冲，需要引入上电噪声脉冲消除 电路，如图7-23（a）所示。 （2）系统掉电时，电容需通过输入级的保护二极管放电， 有可能会损坏芯片。为避免该类情况的发生，通常会使用 一只锗二极管或肖斯特二极管以抵抗大电容放电时产生的 大浪涌电流，其接法如图7-23（b）所示。
图7-9 CD40106工作电压波形
如图7-10所示为某CD40106电路的电路结构及工作电压波形图。
（a）电路结构
（b）工作电压波形
图7-10 CD40106的典型应用
计算CD40106电路输出波形的相关参数，可得
t1
≈
RC
ln
VT + VT
t2
≈
RC
ln VDD VDD
VT VT+
图7-17 微分型单稳态触发器的电压波形图
2．积分型单稳态触发器
如图7-18所示为CMOS门电路和RC积分电路组成的积分型 单稳态触发器。
图7-18 积分型单稳态触发器的电路结构
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1. 555构成施密特触发器
图7-6 555定时器构成的施密特触发器
（a）电路
（b）工作波形
如果在UIC加上控制电压，
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2. 集成施密特触发器
集成施密特触发器的UT+和UT－的具体数值可从 集成电路手册中查到。
如CT74132的UT+＝1.7 V、UT－＝0.9 V，所以， ΔUT＝UT+—UT－＝1.7 V—0.9 V＝0.8 V。
(1). 施密特反相器
TTL的74LS14和CMOS的CC40106均为六施密 特触发的反相器。
下面以CC40106为例说明其功能。
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为了提高电路的性能，电路在施密特触发器
的基础上，增加了整形级和输出级。
整形级可图以7使-7施输密出特波触形发的反相边器沿更加陡峭，
输(a)出原级理框可图以提(b)高电电压路传输的特负性载(能c) 力逻辑。符号
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。
矩形波的另外几
个主要参数：
（1）脉冲幅度Um （2）脉冲宽度tw （3）上升时间tr （4）下降时间tf （5）占空比q =t w /T 。通常q用百分比表示，如果 q =50%，则称为对称方波。
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7.1 555定时器及其应用
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(2). 施密特触发与非门电路
为了对输入波形进行整形，许多集成门电路采 用了施密特触发形式。
比如CMOS的CC4093和TTL的74LS13就是施 密特触发的与非门电路。
图7-8 施密特触发与非门的逻辑符号
02.11.202024源自4常用脉冲波形及参数
1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图
2. 矩形波及其参数 数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图7-2 非周期性和周期性矩形波
(a) 非周期性 (b) 周期性
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图7-3 矩形波的主要参数
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TH称为高触发端，TR 称为低触发端。
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（3） 基本RS触发器 其置0和置1端为低电平有效触发。 R是低电平有效的复位输入端。 正常工作时，必须使R处于高电平。
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（4） 放电管T T是集电极开路的三极管。相当于一个受控电子开 关。 输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。
1）。
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7.2 施密特触发器
主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿
陡峭的矩形波。 特点：
⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持
和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平
触发。
⑵电压传输特性特殊，电路有两个转换电平
（上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡
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（5）缓冲器
缓冲器由G3和G4构成，用于提高电路的负载能 力。
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2. 工作原理
表8-1 555定时器的功能表
TH接至反相输入端，当TH＞UR1时，UC1输出低电 平，使触发器置0，故称为高触发端（有效时置0）；
TR接至同相输入端，当TR＜UR2时，UC2输出 低电平，使触发器置1，故称为低触发端（有效时置
优点 电源电压工作范围
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 可达200mA
3~18V 可达4mA
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1. 电路组成 电阻分压器 电压比较器 基本RS触发器
缓冲器 放电管T
图7-4 555定时器 (a) 原理图 (b)外引线排列图
（1） 电阻分压器
由3个5kΩ的电阻R组成，为电压比较器C1和C2 提供基准电压。
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（2） 电压比较器
C1和C2。当U＋＞U－时， UC输出高电平，反之 则输出低电平。
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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
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。
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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。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码
第7章 脉冲波形的产生与变换
7.1 概述 7.2 555定时器
7.2.1 555定时器 7.2.2 555定时器的应用举例
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复习
触发器有什么特点？ 请画出与非门实现的基本RS触发器的电路图。 请列出基本RS触发器的功能表。 什么叫现态？次态？ 基本RS触发器的触发方式？
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1. RC电路：对矩形波进行微分、积分变换， 或作脉冲分压器；
2. 施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换 成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲；
3. 单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合 要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲；
4. 多谐振荡器：产生矩形脉冲； 5. 555定时器。
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峭的矩形脉冲。
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（4）工作波形与电压传输特性
施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。
下限触发转 换电平UT－
上限触发转 换电平UT+
图7-5 施密特触发器的工作波形及电压传输特性
3回改. 差变重ΔR（要U1a和）T参=R工数U2作的T波+大－形小UT可－以（改通（变常b）回U电T差+压＞Δ传UU输TT－特）性
2
第7章 脉冲波形的产生与变换
脉冲信号：指突然变化的电压或电流。 脉冲电路的研究重点：波形分析。 数字电路的研究重点：逻辑功能。
获得脉冲波形的方法主要有两种： 1．利用脉冲振荡电路产生； 2．是通过整形电路对已有的波形进行整形、变 换，使之符合系统的要求。
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以下主要讨论几种常用脉冲波形的产生与变换 电路：（功能、特点及其主要应用简介）