数字电子技术_脉冲波形的产生与变换

（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
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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
第
一
次
触
发
开
始
计算。
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3. TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用 表触既部入6发-还可1端输设7采7441有1用221定1上电是时路升一的电输沿种功阻出触不能R端发表可int，(重约又复为可触2k采发Ω用的)元外。下单件接降稳引定沿态时脚触触发发阻内，器引部其，电脚它内
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
态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与外加触发信号无关。
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思路：外触发→自动返回
（1）得到负脉冲 外触发：使高触发置0端TH有效→暂稳态0 自动返回：通过电容C的充放电使低触发置1端
TR有效→稳态1
（2）得到正脉冲 外触发：使低触发置1端TR有效→暂稳态1 自动返回：通过电容C的充放电使高触发置0端 TH有效→稳态0
触发型单稳态触发器 型触发单稳态触发器
该电路在触发进入 该电路在触发进入暂
暂稳态期间如再次被 稳态期间如再次受到触
触因此发，，采则用输可出重脉复冲触宽发发单，稳对态原触暂发稳器态时时能间比没较
方便度地可得在到此持前续暂时稳间态更时长的有输影出响脉，冲输宽出度脉。冲宽度
间
的
基
础
上
再
展
宽
tw
。 tw
仍
从
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）
(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
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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. 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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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
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
外接电容Cext一般取值范围为10 pF～10μF，在
要求不高的情况下最大值可达1000μF。
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3. 单稳态触发器的应用 单稳态触发器的主要应用是整形、定时和延时。
1. 脉冲延时
如果需要延迟脉冲的触发时间，可利用单稳 电路来实现。
uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
图7-15 单稳电路的延时作用
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
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. 脉冲定时
单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲， 利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间 内动作(或者不动作)。
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图7-16 脉冲定时
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例1： 单稳态触发器可以构成定时电路；与继电器或驱动放大 电路配合， 可实现自动控制、定时开关的功能，一个典型 定时电路如图8.17所示。
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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
器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输 出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲
鉴幅能力。
图7-11 脉冲鉴幅
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7.3 单稳态触发器
1. 555构成单稳态触发器 工作特点： 第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转
到暂稳态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳
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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持续时间tW（也是灯亮时间）则是由电路参数决定，若 改变电路中的电阻RW或C，均可改变tW。
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典型延时电路如图6.11所示，与定时电路相比，其电
路的主要区别是电阻和电容连接的位置不同。电路中的继
电器KA为常断继电器，二极管D的作用是限幅保护。当开
关SA闭合，直流电源接通，555定时器开始工作，若电容
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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。
故形不成导电回路，灯泡HL不亮。当按下按钮SB时，