脉冲信号的产生与整形优秀课件
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脉冲波形的产生与整形优秀课件
三、阈值电压 集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应
的临界输入信号电压，用VTH 表示。 通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈
值电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压， CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。
脉冲波形的产生与整形优秀课件
三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理 前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进
后特性。
脉冲波形的产生与整形优秀课件
施密特触发器 a）电路图 b）传输特性 c）波形图
由于该施密特触发器两阈值电平为1/3VCC和 2/3VCC，
因而该电路存在1/3VC脉C冲的波形回的产差生与电整形压优秀。课件
思考题与习题
脉冲波形的产生与整形优秀课件
暂稳态：
由外界触发
暂稳态
自动返回
稳定状态
稳定状态
或 t =τ ln vC ( ) - vC (0 +) vC ( ) - vC ( t )
脉冲波形的产生与整形优秀课件
6.2 555定时器
555定时器是将模拟电路和数字电路集 成于一体的电子器件。它使用方便,带负载 能力较强, 目前得到了非常广泛的应用。
单定时器 型号：
双极型——555 单极型——7555
多谐振荡器波形图 脉冲波形的产生与整形优秀课件
（1） 工作原理
1► 0
0► 1
+
1正. 反第馈一过暂程稳：态及其自动翻转的过程 假定在接通电源的瞬间， 电暂路稳最态）初，处即于u┗I━Gu↑━0→11━关=━u1闭0━，1┛↓、u→0G2u=20打02↑。开状此态时（，设uO这1经时电为阻电R路到的u第O2一对 电u发I的结暂容生电果稳C下充位导态述电不致，正，断G即反1u上u馈门I0的升1过迅=电，0程速脉，位冲当：打波u等形u0开的2I于上产=，生1u升与。CG整到与形2优门Gu秀0课迅12件门之速的和关阈。闭值随，电着电压充路V电进TH的入后进第，行二电，路
脉冲信号产生与整形-PPT课件
负载电流
可达200mA
可达4mA
2019/3/9
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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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T T+ T－ T+ T－
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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
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如果在UIC加上控制电压， 则可以改变电路的UT+和UT－。
20
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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（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。
Hale Waihona Puke 2019/3/915
（5）缓冲器 缓冲器由 G3 和 G4 构成，用于提高电路的负载能 力。
2019/3/9 21
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。 图7-7施密特触发反相器 整形级可以使输出波形的边沿更加陡峭， (a) 原理框图 (b) 电压传输特性 (c) 逻辑符号 输出级可以提高电路的负载能力。 2019/3/9
杨志忠数电(第3版)7-脉冲信号的产生与整形-课件
VDD
1 3
V
DD
1
2 3
VDD
1 3
VDD
1
0 导通 1 截止 不变 不变
第 7 章 脉冲产生与整形电路
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7.3 施密特触发器
主要要求：
理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。 了解用 555 定时器构成施密特触发器的方法。 理解施密特触发器的典型应用。
第 7 章 脉冲产生与整形电路
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态不变，输出 uO保持低电平 UOL不变。
当输入电压下降到
，比较器 C1 和 C2 输出
uI ≤ 31VDD时 R =0、S =1，
触发器置 1 ， Q = 1，输出 uO 由低电平
t U发O器L 跃的到负高向电阈平值电UO压H。U所T- =以31，V施DD密。特触
t
第 7 章 脉冲产生与整形电路
TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555，双定时 器的为 556；CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555，双 定时器的为 7556。它们的逻辑功能和外部引线排列完全 相同。
第 7 章 脉冲产生与整形电路
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555 定时器的电路结构与符号
构成电阻分 压器，为比较器 C1、C2 提供两个基 准电压:
一、脉冲波形的主要参数
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tW
Um
tr
tf
T
脉 冲 幅 度 Um：脉冲电压变化的最大值
脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间
脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间
脉 冲 宽 度 tW ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间
脉冲信号的产生与整形(4)幻灯片PPT
暂稳态时间结束，电路能自动回到原来状态，从而输出一 个矩形脉冲。由于这种电路只有一种稳定状态，因而称之 为“单稳态触发器”，简称“单稳电路”或“单稳”。
单稳电路的暂态时间的长短，与外界触发脉冲无关，仅由 电路本身的耦合元件RC决定，因此称RC为单稳电路的定 时元件。
这种电路被广泛应用于数字系统中，可用于脉冲信号的宽 度调整及延时等。
触发器之所以具有这种特点，是由触发器电路的内部结 构决定的。如果将基本RS触发器的两条交叉耦合支路的 其中一条改为RC耦合(电阻电容耦合)，则电路的工作情况 就大不一样。这种电路平时总是处于一种稳定状态。
在外来触发信号的作用下，它能翻转成新的状态，但这种 状态是不稳定的，只能维持一定时间，因而称之为暂稳态。
当VI1跳变到高电平后，G1导通，电容C开始充电，直至电 路恢复到稳定状态。其工作波形如图12.5所示。
图12.5 积分型单稳电路工作波形
脉冲宽度tw的估算公式为： tw = (R+Ro)C lnVDD/(VDD－VT) 典型情况下VT =1/2VDD ，则 tw ≈ 0.7(R+Ro)C
该正反馈过程使电路快速翻转到G1导通（输出低电平）、 G2截止（输出高电平），进入暂稳状态。接着VDD通过R 及G1的输出电阻对电容C充电，VI2按指数规律上升，当 VI2上升到VT时，又会产生下列正反馈过程（假设此时VI1 已回到低电平）： VI2↑→ VO2↓→ VO1↑
这个正反馈过程使电路快速返回到G1截止、G2导通的稳 定状态。此后电容C通过G2输入端保护电路的二极管及G1 的 输 出 电 阻 放 电 ， VI2 基 本 保 持 在 VDD ， Vo1 逐 渐 上 升 到 VDD。
其中Ro为G1门的输出电阻。
例如，若R=1kΩ，Ro=0.2kΩ，C=150pF，则单稳电路 的输出脉 冲宽度 tw = 0.7（1kΩ+0.2kΩ）×150pF = 126nS。
脉冲信号的产生与整形教学课件
实验结果分析：分析整形后的 脉冲信号是否达到预期效果， 讨论整形器的参数调整对信号 的影响。
脉冲信号处理综合实验
• 实验目标：综合运用脉冲信号的产生与整形技术，进 行实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ应用。
脉冲信号处理综合实验
实验步骤 1. 设定所需的脉冲信号参数，如频率、占空比等。
2. 使用脉冲信号发生器产生所需的脉冲信号。
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脉冲压缩雷达
通过脉冲整形技术，实现宽脉冲压缩 ，提高雷达距离分辨率和抗干扰能力 。
在自动控制系统中的应用
伺服控制系统
利用脉冲信号控制伺服电机的转动，实现精确的位置和速度控制，广泛应用于 数控机床、机器人等领域。
可编程逻辑控制器（PLC）
通过脉冲信号控制各种执行机构，实现自动化生产线的逻辑控制和顺序控制。
随着数字信号处理技术的发展，脉冲信号的产生与整形技术也在不断进步，本课程将介绍脉冲信号的基本概念 、产生方法、整形技术及其应用。
课程目标
01
02
03
04
掌握脉冲信号的基本概念、特 性及分类。
理解脉冲信号的产生原理及方 法。
掌握脉冲信号的整形技术及应 用。
了解脉冲信号在通信、控制等 领域的应用案例。
应用场景
三角波脉冲在信号处理、波形合成 等领域有广泛应用。
04
脉冲信号的整形技术
脉冲展宽整形
总结词
通过增加脉冲宽度来减小信号的频谱宽度，从而降低信号的 传输带宽。
详细描述
脉冲展宽整形是一种常用的信号整形技术，通过增加脉冲的 持续时间来减小脉冲信号的频谱宽度，从而降低信号传输所 需的带宽。这种整形方法适用于对信号带宽有严格限制的应 用场景，如无线通信和数据传输。
脉冲信号的产生与整形4课件
VI2为低电平，Vo2也为低电平。 当负触发脉冲到来时，VI1由高电平跳到低电平，G1截止，
Vo1由低电平跳到高电平。但由于电容上的电压不能突变， 所以此刻VI2仍为低电平，故G2由导通变为截止，Vo2由低 电平跳变到高电平，电路进入暂稳态。
脉冲信号的产生与整形(4)课件
此后电容C通过R和Ro（G1的输出电阻）放电，VI2呈指数 规律上升，当上升到VT时（假定VI1仍为低电平），G2导 通，Vo2跳变到低电平。
这个正反馈过程使电路快速返回到G1截止、G2导通的稳 定状态。此后电容C通过G2输入端保护电路的二极管及G1 的输出电阻放电，VI2基本保持在VDD，Vo1逐渐上升到VDD。
脉冲信号的产生与整形(4)课件
这种单稳态电路各点工作波形如图12.3所示。
图12.3 微分型单稳电路工作波形
脉冲信号的产生与整形(4)课件
(a) 理想矩形脉冲
（b）矩形脉冲特性参数
图12.1 矩形脉冲
脉冲信号的产生与整形(4)课件
▪ 脉冲信号波形的主要特性参数：
① 脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲 间的时间间隔。周期T的倒数即单位时间内出现的脉冲数 弥为重复频率f，即f=1/T。
② 脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大变化幅度。 ③ 沿时脉间下冲)降。宽到度0T.5wV—m—为从止脉的冲一前段沿时上间升(即到脉0冲.5V幅m度开5始0％，处到的脉持冲续后 ④ 间上。升时间tr——脉冲前沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时 ⑤ 间下。降时间tf——脉冲后沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时
脉冲信号的产生与整形(4)课件
12.3.3 石英晶体多谐振荡器
▪ 为了得到频率稳定度很高的时钟脉冲，可以采用的一种有 效方法是在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成石英晶 体多谐振荡器。 石英晶体的频率稳定性很高，而且其选频特性也非常好。
Vo1由低电平跳到高电平。但由于电容上的电压不能突变， 所以此刻VI2仍为低电平，故G2由导通变为截止，Vo2由低 电平跳变到高电平，电路进入暂稳态。
脉冲信号的产生与整形(4)课件
此后电容C通过R和Ro（G1的输出电阻）放电，VI2呈指数 规律上升，当上升到VT时（假定VI1仍为低电平），G2导 通，Vo2跳变到低电平。
这个正反馈过程使电路快速返回到G1截止、G2导通的稳 定状态。此后电容C通过G2输入端保护电路的二极管及G1 的输出电阻放电，VI2基本保持在VDD，Vo1逐渐上升到VDD。
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这种单稳态电路各点工作波形如图12.3所示。
图12.3 微分型单稳电路工作波形
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(a) 理想矩形脉冲
（b）矩形脉冲特性参数
图12.1 矩形脉冲
脉冲信号的产生与整形(4)课件
▪ 脉冲信号波形的主要特性参数：
① 脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲 间的时间间隔。周期T的倒数即单位时间内出现的脉冲数 弥为重复频率f，即f=1/T。
② 脉冲幅度Vm——脉冲电压的最大变化幅度。 ③ 沿时脉间下冲)降。宽到度0T.5wV—m—为从止脉的冲一前段沿时上间升(即到脉0冲.5V幅m度开5始0％，处到的脉持冲续后 ④ 间上。升时间tr——脉冲前沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时 ⑤ 间下。降时间tf——脉冲后沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需要的时
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12.3.3 石英晶体多谐振荡器
▪ 为了得到频率稳定度很高的时钟脉冲，可以采用的一种有 效方法是在多谐振荡器电路中接入石英晶体，组成石英晶 体多谐振荡器。 石英晶体的频率稳定性很高，而且其选频特性也非常好。
相关主题
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2、脉冲幅度的鉴别
3、组成多谐振荡器
举例：P.292. 7.3
如图a所示为由TTL与非门组成的施密特触发器。图中 与非门的阈值电压UTH=1.4V，二极管VD的正向压降 为0.7V，在输入图b所示的波形时，试求出正向阈值 电压UT+和负向阈值电压UT-，并画出输出uo1和uo2的 波形。
7-2 多谐振荡器
由于电容的放电需要时间，当电容两端电位差下降到关 门电平时，G2输出1，触发器输出恢复0，回到稳态。 暂态时间由电阻R和电容C确定。
要求触发脉冲的宽度大于单稳态的暂态时间。
由或非门组成的单稳态电路
输入0，电路处稳态，VO2为0；输 入端加一触发，VO1为0，由于电容 的存在，VR为0， VO2为1，暂态； 且电源经R向C充电，VR上升；在上 升到VT前，即使触发输入消失为0， VO2的1也保证了VO1的0；随着充电， VR升高；当上升到VT时，VO2变为低 电平；由于触发信号已经消失，所 以VO1为高电平，电路恢复为稳态。 暂态时间tpo：即电容两端电位差由 0V上升到VT所需时间。要求触发脉 冲的宽度小于暂态时间。
• 当触发信号引入时，电路从稳态进入 暂态：与稳态电平互补，且触发信号 消失后仍存在，但经一定时间后能自 动回复到原来的稳态；这个时间称为 单稳态触发器的暂态时间。
用与非门和非门组成的单稳态触发器。
电路输入为低电平时称为无触发输入；此时稳态为0。
当在输入端引入一触发输入时，即输入端的电平由低到 高时，输出进入暂态，为1。
• 又称无稳态电路。 • 主要产生各种方波或时钟信号。
RC环形多谐振荡器 R较小时，振荡周期T=2.2RC
电路中各点 的电压波形
石英晶体的 阻抗频率特
性及符号
如何稳定振荡电路的频率呢?
石英晶体 振荡器
7-3 单稳态触发器
• 在没有外界触发信号的作用时，电路 处于稳态：只要无触发输入，该状态 就能一直存在下去。
脉冲信号的产生与整形优秀课 件
第七章 脉冲信号的产生与整形
施密特触发器 多谐振荡器 单稳态触发器 555集成定时器
7-1 施密特触发器
• 是电平触发器，能把平缓变化的信号 整形成矩形脉冲；具有回差电压，抗 干扰能力很强。
• 有两个触发电平：正向阈值电平和负 向阈值电平。
• 回差电压：即为正向阈值电平与负向 阈值电平之差。
如阈值电平为电源电压的一半， 则tpo近似为0.7RC。
单稳态触发器作定时器使用时的电路框图
作业： P.292. 7.1
输入级 滞后特性级
中间倒相放大级
输出级
施密特反相器的原理电路及符号
正向阈值电平VT+：输入电压增加过程中输出信号发 生突变时的输入电压值。
负向阈值电平VT-：输入电压减小过程中输出信号发 生突变时的输入电压值。
回差电压：△V=VT+-VT-
施密特触发器的电压传输特性 具有滞回特点(磁回)
பைடு நூலகம்
施密特触发器的应用举例 1、脉冲的整形