数字电路康华光第五版ch脉冲波形产生与变化
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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。
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。
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
数电第五版_部分课后答案(清晰pdf康光华主编).txt
解:由图知该电路属于漏极开路门的线与输出
L E L4 E L1 L2 L3 E AB BC D
3．1．9 图题 3.1.9 表示三态门作总线传输的示意图，图中 n 个三态门的输出接到数据传 输总线，D1、D2、…、Dn 为数据输入端，CS1、CS2、…、CSn 为片选信号输入端。试问： (1)CS 信号如何进行控制，以便数据 D1、D2、…、Dn 通过该总线进行正常传输；(2)CS 信 号能否有两个或两个以上同时有效?如果 CS 出现两个或两个以上有效，可能发生什么情 况?(3)如果所有 CS 信号均无效，总线处在什么状态?
2 / 31
(3) A ABC ACD (C D) E A CD E
A ABC ACD (C D) E A(1 BC ) ACD (C D) E A(1 CD) ACD CDE A CD CDE A CD(1 E ) CDE A CD E
解： L ACD BCD ABCD ACD( B B) ( A A) BCD ABCD
ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD m13 m9 m10 m 2 m15
(2) L A( B C )
L A( B C ) A ( B C ) A( BC BC ) BC ABC ABC BC ( A A) ABC A( B C ) ABC ABC ABC ABC ABC AB (C C ) AC ( B B ) ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC ABC m 7 m 5 m1 m 4 m 6
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。
9.1 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uo(a) (b)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。
《数字电子技术基础》第五版：第十章 脉冲波形的产生和整形
3、计算
TW = ntpd ；
VO2
t
n是门的数目。
VO3
t
T=2TW ； f =1/T
RO N
R
D1
G1 - C +
G2
放电回路
当D1的等效电阻rD远远小于RON
和R时，（D1是G2 门输入保 护电路中的二极管。）
Tre =T放 ≈ (3~5)RON C
二、积分型单稳态触发器
1、组成
可用TTL与非门组成，
VI
门之间用RC积分电路耦合。
&R G1 VO1 C
VB & VO
VA G2
2、工作原理 （用正的宽脉冲触发）
t
的脉冲。
Vo
2.脉冲延时：可改变单稳态触发 0
t
器的Rb1、C来调节延迟时间。
Vi 单稳 VA 微分 VB 限幅 Vo Vi
3.定时：调节单稳电路中的定时
VA
元件Rb1或C，可改变控制时间的
VB
长短。
Vo
10.4 多谐振荡器
•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。
常用74121，74221，74LS221等都 是不可重复触发的单稳态触发器。
其中，74121的电路符号如图：
10 11
9 14
Cext Rext Rint Vcc
3B
4 A2 5 A1
Cext 74121
GND
7
Vo 6 Vo 1
电平 触发
脉冲 触发
集成单稳态触发器74121的功能表
输
入
A1
A2
整形电路：施密特触发器、单稳态触发器。 用门电路可以构成施密特触发器、单稳态触发器 和多谐振荡器。 用555定时器也可以构成施密特触发器、单稳态触发器 和多谐振荡器。
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)
电子技术基础数字部分(第五版)(康华光)全书总结归纳
教学要求
1. 掌握单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的逻辑功能；
2. 掌握单稳态触发器、施密特触发器MSI器件的逻辑功能和应用；
3. 理解555定时器的工作原理，掌握由555定时器组成的单稳态触 发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路结构、工作原理和参数 计算。
8. 脉冲波形的变换与产生
知识点
1. 单稳态触发器：单稳态触发器的工作特点，可重复触发和不
7. 存储器
教学要求
1. 掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念；
2. 理解半导体存储器芯片的关键引脚的意义，掌握半导体存储
器的典型应用；
3. 掌握半导体存储器的扩展方法；
4. 了解存储器的组成及工作原理； 5. 了解CPLD和FPGA的基本结构及实现逻辑功能的原理。
7. 存储器
知识点
可重复触发单稳态触发器，单稳态触发器的应用。
2. 施密特触发器：同相输出和反相输出的施密特触发器，正向
阈值电压 VT+和负向阈值电压 VT-的意义。
3. 多器谐振荡：多器谐振荡的功能。 4. 555定时器：由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器 的电路、工作原理。
9. 模数与数模转换器
章节内容
2. 掌握三态门、OD门、OC门和传输门的逻辑功能和应用；
3. 掌握CMOS、TTL逻辑门电路的输入与输出电路结构，输入 端高低电平判断。 4. 掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题； 5. 了解半导体器件的开关特性以及逻辑门内部电路结构。
3. 逻辑门电路
知识点 1. CMOS电路功耗低，抗干扰能力强，广泛应用。
消除的方法。
3. 典型组合逻辑集成电路：各种 MSI 器件的功能，阅读其功能
1. 掌握单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的逻辑功能；
2. 掌握单稳态触发器、施密特触发器MSI器件的逻辑功能和应用；
3. 理解555定时器的工作原理，掌握由555定时器组成的单稳态触 发器、施密特触发器、多谐振荡器的电路结构、工作原理和参数 计算。
8. 脉冲波形的变换与产生
知识点
1. 单稳态触发器：单稳态触发器的工作特点，可重复触发和不
7. 存储器
教学要求
1. 掌握半导体存储器字、位、存储容量、地址、等基本概念；
2. 理解半导体存储器芯片的关键引脚的意义，掌握半导体存储
器的典型应用；
3. 掌握半导体存储器的扩展方法；
4. 了解存储器的组成及工作原理； 5. 了解CPLD和FPGA的基本结构及实现逻辑功能的原理。
7. 存储器
知识点
可重复触发单稳态触发器，单稳态触发器的应用。
2. 施密特触发器：同相输出和反相输出的施密特触发器，正向
阈值电压 VT+和负向阈值电压 VT-的意义。
3. 多器谐振荡：多器谐振荡的功能。 4. 555定时器：由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器 的电路、工作原理。
9. 模数与数模转换器
章节内容
2. 掌握三态门、OD门、OC门和传输门的逻辑功能和应用；
3. 掌握CMOS、TTL逻辑门电路的输入与输出电路结构，输入 端高低电平判断。 4. 掌握逻辑门的主要参数及在应用中的接口问题； 5. 了解半导体器件的开关特性以及逻辑门内部电路结构。
3. 逻辑门电路
知识点 1. CMOS电路功耗低，抗干扰能力强，广泛应用。
消除的方法。
3. 典型组合逻辑集成电路：各种 MSI 器件的功能，阅读其功能
第五章脉冲波形的产生与变换
常见的脉冲信号波形，如图5—1所示
图5—1常见的脉冲信号波形
(a) 矩形脉冲 (b)钟形波 (c)方波 (d)锯齿波 (e)尖脉冲 (f)阶梯波
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。
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。
图5—7(b)是TTL与非门组成的积分型单稳态电 路的工作波形图。
(b)工作波形图
三、输出脉冲宽度的估算
电路的输出脉冲宽度可按下式估算
tW
RCln vI2 () vI2 (0 ) vI 2 () VTH
1.1RC
5.3.3 555定时器构成的单稳态触发器 一、电路组成
由555定时器组成的单稳态触发器其原理 图及波形图如图5—8（a）、（b）所示。其中 输入触发脉冲vI从2端，6、7两端相连并与定 时元件R、C相接。
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。
图5—1常见的脉冲信号波形
(a) 矩形脉冲 (b)钟形波 (c)方波 (d)锯齿波 (e)尖脉冲 (f)阶梯波
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。
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。
图5—7(b)是TTL与非门组成的积分型单稳态电 路的工作波形图。
(b)工作波形图
三、输出脉冲宽度的估算
电路的输出脉冲宽度可按下式估算
tW
RCln vI2 () vI2 (0 ) vI 2 () VTH
1.1RC
5.3.3 555定时器构成的单稳态触发器 一、电路组成
由555定时器组成的单稳态触发器其原理 图及波形图如图5—8（a）、（b）所示。其中 输入触发脉冲vI从2端，6、7两端相连并与定 时元件R、C相接。
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。
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
电子技术基础数字部分(第五版)(康华光)第9章说课讲解
输出与2的补码 NB成正比
9.1 D/A转换器
9.1.5 D/A转换器的主要技术指标
1. 分辨率 分辨率是D/A转换器对输入微小量敏感程度的表征。定义为D/A转换 器模拟输出电压能被分离的等级数。n位DAC有2n个模拟输出电压。
D/A转换器的位数越多，分辨率越高，实际应用中，往往用输入 数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 2、转换精度 转换精度：转换精度是指对给定的数字量，D/A转换器实际值与理论 值之间的最大偏差。 产生原因：由于D/A转换器中各元件参数值存在误差，如基准电压不 够稳定或运算放大器的零漂等各种因素的影响。 几种转换误差：比例系数误差、失调误差和非线性误差等。
i0
则：vO = – K NB
在电路中输入的每一个二进制数NB，均能得到与之成正比的模拟电 压vO输出。
9.1 D/A转换器
9.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器
2. 集成D/A转换器
AD7533D/A转换器——10位CMOS电流开关型D/A转换器
AD7533使用说明： ①. 要外接运放。 ②. 运放的反馈电阻可使用内部电阻，也可采用外接电阻。
概述
温度控制实例
温度 变送器
A/D 转换器
数字 80H D/A
计算机
转换器
2.5V
染色锅
T℃
热电偶
电动阀 蒸汽
t
当D/A输出5V时，电动阀全部打开，蒸汽进量最大；当D/A输出0V时
，电动阀全部关闭，蒸汽进量为0；电动阀开度与控制电压成正比。
9.1 D/A转换器
9.1.1 D/A转换的基本原理
数 / 模( D/A )转换器：将数字量转换 为与之成正比模拟量的电路。
9.1 D/A转换器
7第08章脉冲波形的变换与产生(康华光)
vI
VT+ 0
t
vO
0
t
（1-6）
R2 R1 v11 vI vo R1 R2 R1 R2
vI
R1
v11
1
R2
vO1
1
vO
设门电路的输出高电平值为VDD 。一 般VDD ＝2VTH , 此后v11变为：
R2 R1 v11 vI 2VTH R1 R2 R1 R2
当vI 下降至使v11＝VTH时: vO从“1” 跳变为“0”, 此时输入 vI 的值称为VT： R2 R1 VTH VT 2VTH R1 R2 R1 R2
0
t
（1-29）
3、无稳态触发器的作用 ——产生连续脉冲 4、指标计算
周期：
vC 2VCC /3 VCC /3
T ＝tPH + tPL
＝0.7(R1+R2)C+ 0.7R2C ＝0.7(R1+2R2)C 频率：
vO
0
t
R1 R2 占空比＝高电平时间tPH/周期T R1 2 R2
（1-30）
2VCC/3 VCC/3
vC
t
1为暂态
t
0为稳态
（1-17）
3、单稳态触发器的作用 ——产生单脉冲 4、指标计算 脉冲宽度：
tW＝RC ln[VCC/(VCC-2VCC/3)] ＝1.1 RC
vI
0
t
2VCC/3 VCC/3 0
vC
t
1为暂态
vO
0
tW
t
0为稳态
（1-18）
例1
单稳态触发器构成短时用照明灯 UC R7 6 4 8 3 1 5
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o VT- VT+
vI
同相输出施密特触发器
VOL
O
V T－ V T+
vI
反相输出施密特触发器
20
8.2.1 用CMOS门电路组成的施密特触发器
14 VCC 13 NC 12 NC 1 1 R ext/ C ext 1 0 C ext 9 R int 8 NC
VCC C Rext
Cext Rext/Cext VCC
74121
Q
A1
A2
Q
B
使用外部电阻 的电路连接
VCC C
Cext Rext RintVCC
74121
Q
A1
A2
Q
B
使用内部电阻 的电路连接
C
v
C
v I2 R
VDD
vO
vO1
迅速使 o1 = 1 o =0 t 电路由暂稳态自动返回到稳态
8
3、 主要参数的计算
（1） 输出脉冲宽度tw
vI
tW
l
n C()C(0) C()vc(t)
0 vO1
t
vC(0+) = 0；vC() =VDD
VDD
= RC；vC(t) = Vth = VDD /2
8 脉冲波形的变换与产生
8.1 触发器 8.2 触发器
8.3 多谐振荡器 8.4 555定时器及其应用
数字电路康华光第五版ch脉冲波形产生
1
与变化
本章要求：
1、正确理解单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡 器的电路组成及工作原理。
2、掌握单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器的 逻辑功能及主要指标计算。
14 VCC 13 NC 12 NC 1 1 R ext/ C ext 1 0 C ext 9 R int 8 NC
B为高电平，A1和A2中有一个 或两个输入下降沿时电路被触发
A1、A2中至少有一个为低电平， B输入上升沿时电路被触发
15
74121引脚图
Q1 NC 2 A1 3 A2 4 B5 Q6 GND 7
19
8.2 施密特触发器
施密特触发器的工作特点：
① 施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压 值时，输出电压会发生突变。
② 电路有两个阈值电压。 输入信号增加和减少时，电路的阈值电
压分别是正向阈值电压（VT+）和负向阈值电压（VT-） 。
vO
vo
VOH
1
vI
VOH
vO
1
vI
vO
VOL
74121 （ 2）
vO
A1
A2 B vI
A2
Q
B
Q
VCC
0 vO1
t1 tw1
0 vO
tw2
0
t tw1
t
tw2 t
18
3. 组成噪声消除电路
如用I作为计数器触发脉冲，干扰信号会造成计数错误。
噪声
C
R
VCC
vI
Cext Rext/Cext
Q
7412
A1 1
Q
A2
Q
1D
vO
C1
vO
vI
B
R
单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽， 才可消除噪声。
单稳态触发器被广泛用于脉冲的变换、延时和定时等场合。
3
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
用555定时器组成的单稳态触发器
按工作特点分类
不可重复触发单稳态触发器 可重复触发单稳态触发器
4
8.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器
1. 电路结构
CMOS或非门和非门构成的微分型单稳态触发器
0 vI2
t
twRlC n VD VD D V D D0D /2RlC n 2
0 vO
Vth
t
tw≈0.7RC
tW
0
t1
t2
t
9
vI
0 vO1 VDD
0 vI2
0 vO
0
Vthtre t1 t2
(2) 恢复时间tre
t
tre 3~5
t (3) 最高工作频率 fmax
t
fmaxTm 1intw1tre
vO1
vO
G1 1 vI
1 G2
C
v
C
v I2 R
VDD
5
2. 工作原理 设定CMOS反相器的阈值电压
Vth
VDD 2
1) 没有触发信号时，I=0
1 vO1
o =0 c =0
G1 1
电路处于一种稳态
0 vI
vO 0
1 G2
C
v
C
v I2 R
1
VDD
6
2)外加触发信号 vI
0 vO1 VDD
0 VvDID2
3、掌握555定时器的工作原理。 4、掌握由555定时器组成的多谐振荡器、单稳态触发 器和施密特触发器的电路、工作原理及参数指标的计算。
2
8.1 单稳态触发器
单稳态触发器的工作特点： ① 电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态。 ② 在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态; ③ 由于电路中RC延时环节的作用，电路的暂稳态在维 持一段时间后，会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间 仅取决于RC参数值。
0 vO
0
t1
0 vO1
vO 1
t
G1 1
1 G2
C
t
vI 1
v
C
vI2 0 R
VDD
vI
vO1
vI2
vO
t
迅速使 o1 = 0 o =1
t
电路进入暂稳态
7
3)电容充电 vI
0 vO1 VDD
0 vI2 VDD +Vth
0 vO
0
Vth
t1
t2
vO1
vO
t
G1 1
t
vI
电容充电 vI2 t
1 G2
& ≥1 1
Rint G7 1 G8 1
G9 1
Q1 Q0
触发信号控制电路
微分型单稳态触发器
输出缓冲电路
14
74121引脚图
74121功能表
A1 A2 B Q Q
L HLH L HLH
L LH
HH LH
H
H
HH
H
L
L
Q1 NC 2 A1 3 A2 4 B5 Q6 GND 7
不可触发，保持稳态
t
10
CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器
稳态为1
vO1
vO
G1 & vI
C 1 G2 D vI2
vC R
11
4. 讨论 1) 在暂稳态结束瞬间，门G2的输入电压R达到VDD+Vth， 可能损坏G2门，怎么办？
2) 用TTL门电阻R的取值可以是任意的吗？
3) 当输入脉冲宽度大于输出脉冲宽度时，则在vO变为低 电平后，G1没有响应，不能形成正反馈，使得vO输出沿 变缓，怎么办？
12
8.1.2 集成单稳态触发器
不可重复触发 vI
没有被重复触发
vO 可重复触发
vI
tw
tw
(a)
被重复触发
vO
tw
tw
(b)
13
不可重复触发的集成单稳态触发器 74121
暂稳态：Q = 1，Q = 1
Cext Rext /Cext Rint
B
G1
A1
&
A2
0
0
G2 &
G4 &
a
G3 &
G5
G6
输出脉冲宽度： tw≈0.7RC
16
8.1.3 单稳态触发器的应用
1. 定时
vI
vO
vA
vA vB
tW
O
t
单稳态
vO
触发器
O
t
vI
该电路可用于频率计
17
2. 延时
vI
C1
R1 VCC
C2
R2 VCC
C ext R ext/ C ext
74121
vO1
A1 （ 1）
C ext R ext/ C ext