第10章 脉冲波形
东南大学电子测量作业答案
东南⼤学电⼦测量作业答案第2章作业答案2-2 已知CD-4B 型超⾼频导纳电桥在频率⾼于1.5MHz 时，测量电容的误差为pF 5.1)%(5±±读数值求⽤该电桥分别测200pF 、30pF 、2pF 时，测量的绝对误差和相对误差，并以所得绝对误差为例，讨论仪器误差的相对部分和绝对部分对总测量误差的影响。
【解】200x=5%*200 1.511.5pFx 1.5==5% 5.75%x 20030x=5%*30 1.5 3.0pF x 1.5==5%10%x 302pF x=5%*2 1.5 1.6pFx 1.5==5%80%x 2pF pF γγγ?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±?±±≤±时，时，时，以绝对误差为例，可以看出，测量值越⼤，仪器误差的相对部分对总测量误差的影响越⼤；测量值越⼩，仪器误差绝对部分对总误差的影响越⼤。
2-3对某电感进⾏了14次等精度测量，测得的数值（mH ）为L 1=20.46,L 2=20.52,L 3=20.50,L 4=20.52,L 5=20.48,L 6=20.47,L 7=20.50,L 8=20.49,L 9=20.47,L 10=20.49,L 11=20.51,L12=20.51,L 13=20.68,L 14=20.54。
试⽤莱特准则判断有⽆异常数据。
【解】141120.51(),()0.054()14i i L L mH s L mH =====∑各测量值的残差分别为v 1=-0.05,v 2=0.01,v 3=-0.01,v 4=0.01,v 5=-0.03,v 6=-0.04, v 7=-0.01,v 8=-0.02,v 9=-0.04,v 10=-0.02,v 11=0,v 12=0,v 13=0.17,v 14=0.03。
电路分析原理第十章 傅里叶分析
2.奇、偶函数的基本性质
2.奇、偶函数的基本性质
二、 1.波形特点
关于纵轴对称的波形
2.傅氏级数
3. ak计算
1.波形特点 将右半平面波形关于纵轴旋转180°， 与左半平面波形重叠
(图10-3a波形是关于纵轴对称的)， 数学表达式由式(10-7)给出。
纵轴对称波形的函数是偶函数。
2.傅氏级数
2.同时对称于原点与横轴的波形
表10-1 几种对称波形的傅氏级数及其系数计算公式
2.同时对称于原点与横轴的波形
图10-7 纵轴对称波形及其频谱图 a) 纵轴对称波形 b) 幅值频谱 c) 初相频谱
2.同时对称于原点与横轴的波形
图10-8 纵、横轴对称波形及其频谱图 a) 纵、横轴对称波形 b) 幅值频谱 c) 初相频谱
3. ak计算
三、 1.波形特点
关于原点对称的波形
2.傅氏级数
3. bk计算
1.波形特点 将右半平面波形关于纵轴旋转180°， 再关于横轴旋转180°，
与左半平面波形重叠(图10-3b波形是关于原点对称的)， 数学
表达式由式(10-8)给出。原点对称波形的函数是奇函数。
2.傅氏级数
要满足式(10-8)给出的f(t)=-f(-t)这个条件， 比较式(10-1)与 式(10-14)， 必须有a0=0 ak=0 由此得原点对称波形的傅氏级数为 f(t)=∑∞k=1bksinkω1t(10-16) 图10-4 关于横轴对称的波形3. bk计算 f(t)为奇函数， f(t)sinkω1t为偶函数， 这样由式(10-3)与 式(10-12)得 bk=4T∫T/20f(t)sinkω1tdt
二、 关于纵轴对称的波形
一、 1.函数的奇、偶性
电子技术——脉冲波形的产生和变换习题
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L, b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）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________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，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_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
第十章——脉冲波形的产生与整型
电路结构
vO
1
vO 1 D vI2 R G2
vI
vO1 G1 1 Cd vd Rd C 1
vO G2
G1 vI Cd
& vd Rd
C vC
D v I2 v C R VDD
(CMOS门，与非，负脉冲触发)
(CMOS门，或非，正脉冲触发)
1、CMOS或非门电路构成的微分型单稳态触发器 （1）电路结构 正脉冲触发 （2）工作原理分析 解决三个问题： ①什么是稳态？ ②如何在外部触 发脉冲作用下，由 稳态进入暂态？
vI
同相ST传输特性
反相ST传输特性
10.2 施密特触发器
4、施密特触发器应用
1. 波形变换
vI
0
vO1 VOH
VT VT
t
vo
0
t
vI
VOL o
VT_ VT+
2. 波形整形
vI
vI VT+ VT– 0 vO VOH VOL 0
1
vO
vI vI VT+ VT–
t
1
vO
0 vO VOH VOL 0
(3)当VI 1 至VTH , 又返回第一个暂稳态。
二、电压波形
脉冲宽度计算： TW T1 T2 T1 : C放电，从VTH VDD 放至VTH T2 : C充电，从VTH VDD 充至VTH
V( ) V( 0) tw RC ln V( ) V( t )
【题10-1】 在图题10-1所示的电路中，已知R1=10kW，R2=30kW， 其中CMOS非门电路的电源电压VCC=6V。 ① 计算该电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT－和回差电压ΔVT。 ② 画出该电路的传输特性曲线。
脉冲波形的产生与整形详解
④CMOS型555在传输过渡时间里产生的尖 峰电流小，仅为2~3mA；而双极型555的尖峰电 流高达300~400mA。 ⑤CMOS型555的输人阻抗比双极型的要高 出几个数量级，高达1010Ω。 ⑥CMOS型555的驱动能力差，输出电流仅 为1~3mA，而双极型的输出驱动电流可达200mA.
一般说来，在要求定时长、功耗小、负载轻的场 合宜选用CMOS型555；而在负载重、要求驱动电流 大、电压高的场合，宜选用双极型的555。
二、用门电路组成的施密特触发器
将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端的 电压反馈到输入端，就构成了施密特触发器电路。 CMOS门，阈值电压
1 VTH VDD，且R1 R2 2
R2
vI
R1
1
v O1
1 G2
vO
' vO
v 'I
G1
6.3.3 用CMOS反相器构成的施密特触发器
6.3.4 图6.3.3电路的电压传输特性 (a)同相输出 (b)反相输出
单稳态触发器
单稳态触发器的工作特性具有如下的显著特点： （1）电路在无外加触发信号作用期间，处于稳态； （2）在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳 态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回 稳态； （3）暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数 （阈值电压及外接R、C），与触发脉冲的宽度和 幅度无关。
§6.3
施密特触发器
Schmitt Trigger
施密特触发器（电路）是一种特殊的双稳态时序 电路，与一般双稳态电路比较，它具有两个明显的特点： 1.施密特触发器是一种优良的波形整形电路， 只要输入信号电平达到触发电平，输出信号就会从一 个稳态转变到另一个稳态，且通过电路内部的正反馈 过程可使输出电压的波形变得很陡。 2.对正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平，这是施密特触发器的滞后特性或回差特 性，提高了干扰能力，可有效滤除噪声。
数字电路第一讲
数字信号和模拟信号
电 子 电 路 中 的 信 号
模拟信号
随时间连续变化的信号
数字信号
时间和幅度都是离散的
模拟信号：
正弦波信号 u t
锯齿波信号
u t
数字信号：
数字信号 产品数量的统计 数字表盘的读数 数字电路信号： u t
模拟电路与数字电路的区别：
工作任务不同：
模拟电路研究的是输出与输入信号之间的大小、相位、 失真等方面的关系；数字电路主要研究的是输出与输入 间的逻辑关系（因果关系）。
四、八进制转换成二进制：
将每位八进制数展开成三位二进制数，排列顺序不变即可。
例 (752.1)O= (111 101 010.001)B
五、二进制转换成十六进制： 因为16进制的基数16=24 ，所以，可将四位二进制 数表示一位16进制数，即 0000～1111 表示 0-F。
六、十六进制转换成二进制： 将每位16进制数展开成四位二进制数，排列 顺序不变即可。
B C D E F 10 11 12 13 14
end
§1.3 不同数制间的转换
一、二进制数转换成十进制数： 常用方法是“按权展开相 加”。
二、十进制数转换成二进制数： 整数部分
小数部分
1. 整数部分
将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数
例如: (63)D==( ? )B
工作奠定必要的基础。
本课程知识、能力要求
----熟悉数字电子技术的有关基本概念、术语；掌握逻辑代数基 本定律和逻函数的公式法化简及卡诺图化简。（第一、二章） ----掌握TTL和CMOS门电路及各种集成触发器的逻辑功能和外特性。 （第三章） ----掌握常用组合逻辑电路的功能及分析方法，学会一般的组合 逻辑电路的设计方法（用SSI和MSI器件） （第四章） ----掌握常用的时序电路的功能及分析方法，学会同步计数器的 设计方法。 （第五、六章） ----熟悉常用脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用。 （第十章） ----了解A/D，D/A电路及半导体存储器、可编程逻辑器件的原理 及其应用 （第七、十一章）
脉冲 波形的产生和变换
第一节佛教
2.佛教的基本教义 (1)四谛说 四谛是佛教各派共同承认的
基础教义。所谓“谛”，有“真理”或“ 实在”，的意思，是印度哲学通用的概念 。“四谛”就是佛教中的四条真理，即苦 谛、集谛、灭谛和道谛。由于这四条是神 圣的真理，所以“四谛”又称为“四圣谛 ”。其核心是宣扬整个世界和全部人生为 无边之苦海。四谛又可分为两部分，苦、 集二谛说明人生的本质及其形成的原因， 灭、道二谛指明人生解脱的归宿和上解一页脱下一之页 返回
部派佛教时期(约前4世纪中叶一1世纪中 叶)公元前4世纪至公元1世纪，即释迎牟 尼去世后的100年到400年间，佛教教团 出现了分裂。最初分为尊崇传统、保守旧 规的上座部和较为进取、强调改革上和一页发下一展页 返回
第一节佛教
大乘佛教时期(约1世纪中叶7世纪)大约在 公元1世纪左右，佛教发生了大的分化， 分出大乘佛教和小乘佛教。从此，佛教发 展进入了一个新的阶段。“乘”，是“承 载”或“道路”的意思，大乘是大道，小 乘即是小道。小乘和大乘两派，对佛教教 义的解释和理解有分歧。小乘保持原来的 教义，以释迎牟尼为教主，以《阿含经》 为主要经典。大乘则对原有的教义有所修 正、有所发展，认为三世十方有无数佛， 并以《般若经》、《维摩经》、《法华经
藏传佛教主要是印度密教与藏区本教融合 形成的具有西藏地方色彩的佛教，俗称喇 嘛教。流传于中国的藏、蒙古、裕固、纳 西等民族地区，以及不丹、锡金、尼泊尔 、蒙古和俄罗斯的布里亚特等国家和地区 。它的经典属于藏语，故亦称藏语上系一页佛下一教页 返回
第一节佛教
3.佛教在中国的传播 佛教自印度传入中国以后，经过流传发展
波形的分析及其应用。 4.了解555定时器内部结构框图、基本原理及典型应用。
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第一节 概述
SSR和S模式附件10资料
第一部分设备和系统第2章无线电导航设备2.5 二次监视雷达（SSR）2.5.1 当SSR作为空中交通服务的一种设备被装设并保持工作，除本节2.5条中另有规定外，它应符合第一部分3.8条中的条款。
注：正如该附件所提到的，A/C模式应答器是指与3.8.1条中所说明的特性一致的部分。
S模式应答器是与3.8.2条中所述的特性一致的部分。
A/C模式应答器的的功能是S模式应答器整体功能的一部分。
2.5.2 询问模式（地对空）2.5.2.1 为空中交通服务的询问应按第一部分3.8.1.4.3或3.8.2条中所说明的模式进行。
每种模式的用途如下：1）A模式：引发应答器对识别和监视的应答。
2）C模式：引发应答器对传送自动气压高度和监视的应答。
3) 交互模式：①模式A/C/S全呼：引发模式A/C应答器的监视应答和S模式应答器的捕获应答。
②仅-模式A/C全呼：引发模式A/C应答器的监视应答。
S模式应答器不应答。
4）S模式：①仅-S模式全呼：引发S模式应答器的捕获应答。
②广播：对所有S模式应答器发送信息。
S模式应答器不作应答。
③选择：用于对单个S模式应答器监视并通信。
每次询问，只引发由询问决定唯一地址的应答器的应答。
注1：模式A/C应答器被S模式询问所抑制，该应答器不作应答。
注2：有25个可能的询问（上行）格式和25个可能的S模式应答（下行）格式。
格式的分配见第一部分3.8.2.3.2条图3-3.6和3-3.72.5.2.1.1 建议关于二次监视雷达（SSR）的实施方面管理机构应与相应的国内和国际权威人士合作，以实现SSR系统的最佳使用。
注：为了让消除不需要的飞机上的应答器的应答对邻近询问机的干扰而设计的地面设备（异步干扰滤除设备）有效地工作，全国可能需要加强对SSR询问机的脉冲重复频率进行支配的协调计划。
2.5.2.1.2 在交迭覆盖区的询问机识别符（Ⅱ）代码的指配应符合有关国家之间的协议。
2.5.2.2 应提供A模式和C模式询问注：这一要求可以通过引发A/C模式应答器应答A模式和C模式的交互询问得以满足。
《微机原理及单片机应用技术》课件第10章 定时器原理及应用
10.2 基本定时器
基本定时器TIM6和TIM7只具备最基本的定时功能，就是累加的时钟脉数超过预定值 时，能触发中断或触发DMA请求。由于在芯片内部与DAC外设相连，可通过触发输出 驱动DAC，也可以作为其他通用定时器的时钟基准。基本定时器框图见图
这两个基本定时器使用的时 钟 源 都 是 TIMxCLK ， 时 钟 源 经 过PSC预分频器输入至脉冲计数 器TIMx_CNT，基本定时器只能 工作在向上计数模式，在重载寄 存器TIMx_ARR中保存的是定时 器的溢出值。
第10章 定时器原理及应用
本章主要内容
10.1 定时器概述 10.2 基本定时器 10.3 通用定时器 10.4 高级定时器 10.5 STM32F10x定时器相关库函数 10.6 STM32F103定时器开发实例
10.1 定时器的概述
本章讲述微控制器另一个基本的片上外设--定时器。定时器是微控制器必备的片上外 设。微控制器中的定时器实际上是一个计数器，可以对内部脉冲/外部输入进行计数， 不仅具有基本的计数/延时功能，还具有输入捕获、输出比较和PWM输出等高级功能。 定时器的资源十分丰富，包括高级控制定时器、通用定时器和基本定时器。
在低容量和中容量的STM32F103XX系列产品中，以及互连型产品STM32F105XX系 列和STM32F107XX系列中，只有一个高级控制定时器TIM1。而在高容量和超大容量的 STM32F103XX系列产品中，有两个高级控制定时器TIM1和TIM8。 在所有的STM32F10XXX系列产品中，都有通用定时器TIM2~TIM5
10.3.2 时基单元
STM32的通用定时器的时基单元包含计数器（TIMx_CNT）、预分频器（TIMx_PSC）、 和自动装置寄存器（TIMx_ARR）等，如图所示。计数器、自动装载寄存器和预分频 器可以由软件进行读/写操作，在计数器运行时仍可读/写。
脉冲波形的产生与整形(全)
2020/8/16
湘潭大学信息工程学院
17
8.1.2 集成555定时器的应用
➢ 多谐振荡器 ➢ 单稳态触发器 ➢ 施密特触发器
2020/8/16
湘潭大学信息工程学院
18
(一) 多谐振荡器
➢ 多谐振荡器是一种产生矩形脉冲波的自激 振荡器。由于矩形波含有丰富的高次谐波， 所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。多 谐振荡器没有稳态，不需外加触发信号， 当接通电源后，便可以自动地周而复始地 产生矩形波输出。
8
5 R1 5k Ω
V-C TH 6
VR1
+ - C1
R2 5k Ω
2
TL
+
VR2 - C2
R3 5k Ω
4R
R
1
VC1(VR)
Q 3
3 v0
S VC1(VS)
7
2Q
D
T R
1
图8-1集成5G555定时器原理图 7
1、555定时器基本结构
基本RS触发器 电源端
电阻分压器
8
电压控制端 5 R1 5k Ω
VCC时，
比较器C1输出低电平， 比较器C2输出低电平，
输出端v0为高电平， 放电三极管TD截止。
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11
5G555定时器的功能表。如表8-1所示。
表8-1 5G555定时器的功能表
TH
× ＞2VCC/3 ＜2VCC/3 ＜2VCC/3
TL
× × ＞VCC/3 ＜VCC/3
2）通过整形电路把已有的周期性变化 的波形变换为矩形脉冲。实现这一变换功能 的过程，称作“整形”。
常用的整形电路 有单稳态触发器和施密 特触发器 。
光纤通信技术(第2版)答案
（2） NA n12 n22 n1 2
代入（1）中的 可得： NA 0.3873
16.已知阶跃光纤纤芯的折射指数为n1=1.5，相对折
射指数差 0.01、纤芯半径a=25μm，若
引起脉冲波形的形状发生变化。从波形在时间上展宽的角度去理解，也就是光脉冲在光纤中传输，随
着传输距离的加大，脉冲波形在时间上发生了展宽，这种现象称为光纤的色散
10.什么是模式色散？材料色散？波导色散？
答：模式色散：光纤中的不同模式，在同一波长下传输，各自的相位常数βmn不同所引起的色散
材料色散：由于光纤材料本身的折射指数n和波长λ呈非线性关系，从而使光的传播速度随波长 而变化所引起的色散
18.渐变型光纤的折射指数分布为 1
n(r
)
n(0)
1
2(
r a
)
a
2
求出光纤的本地数值孔径
解： NA(r) n2 (r) n2 (a)
得： NA(r)
n
2
(0)
1
2(
a r
)
n
2
(0)
1
2(
a r
)a
12.什么是受激拉曼散射和受激布里渊散射？ 答：如设入射光的频率为f0，介质分子振动频率为fv，则散射光的频率为：fs=f0士fv，这种现象称为 受激拉曼散射
受激布里渊散射与受激拉曼散射相比较物理过程很相似，都是在散射过程中通过相互作用，光波 与介质发生能量交换，但受激布里渊散射所产生的斯托克斯波在声频范围，其波的方向和泵浦光波方 向相反，而受激拉曼散射所产生的斯托克斯波在光频范围，其波的方向和泵浦光波方向一致
电子技术基础数字部分(第五版)(康华光)全书总结归纳
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
数字电子技术 第10章 脉冲波形的产生电路
第10章脉冲波形的产生与整形电路内容提要：本章主要介绍多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路结构、工作原理及其应用。
它们的电路结构形式主要有三种：门电路外接RC电路、集成电路外接RC电路和555定时器外接RC电路。
10.1概述导读:在这一节中，你将学习：⏹多谐振荡器的概念⏹单稳态触发器的概念⏹施密特触发器的概念在数字系统中，经常需要各种宽度和幅值的矩形脉冲。
如时钟脉冲、各种时序逻辑电路的输入或控制信号等。
有些脉冲信号在传送过程中会受到干扰而使波形变坏，因此还需要整形。
获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是用脉冲产生电路直接产生，产生脉冲信号的电路称为振荡器；另一种是对已有的信号进行整形，然后将它变换成所需要的脉冲信号。
典型的矩形脉冲产生电路有双稳态触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡电路三种类型。
（1）双稳态触发电路又称为触发器，它具有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换都需要在外加触发脉冲的作用下才能完成。
（2）单稳态触发电路又称为单稳态触发器。
它只有一个稳定状态，另一个是暂时稳定状态（简称“暂稳态”），在外加触发信号作用下，可从稳定状态转换到暂稳态，暂稳态维持一段时间后，电路自动返回到稳态，暂稳态的持续时间取决于电路的参数。
（3）多谐振荡器能够自激产生连续矩形脉冲，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。
其状态转换不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。
若对该输出波形进行数学分析，可得到许多各种不同频率的谐波，故称“多谐”。
脉冲整形电路能够将其它形状的信号，如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。
施密特触发器就是常用的整形电路，它利用其著名的回差电压特性来实现。
自测练习1．获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是（）；另一种是（）。
2．触发器有（）个稳定状态，分别是（）和（）。
3．单稳态触发器有（）个稳定状态。
4．多谐振荡器有（）个稳定状态。
10.2 多谐振荡器导读:在这一节中，你将学习：⏹ 门电路构成多谐振荡器的工作原理 ⏹ 石英晶体多谐振荡器电路及其优点 ⏹ 秒脉冲信号产生电路的构成方法多谐振荡器是一种无稳态电路，它不需外加触发信号，在电源接通后，就可自动产生一定频率和幅度的矩形波或方波。
第10章-脉冲波形
(3) 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
阈值电压UT+和负向阈值电压UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭旳
矩形脉冲。
10.2.1 用门电路构成旳施密特触发器
一、电路构造
两个CMOS反相器， 两个分压电阻。
主要用途： 把变化缓慢 旳信号波形 变换为边沿 陡峭旳矩形 波。
用集成门电路构成旳施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
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
3~18V
可达200mA
可达4mA
10.5.1 555定时器
1. 电路构成 电阻分压器 电压比较器 基本RS触发器
缓冲器 放电管T
555定时器 (a) 原理图 (b)外引线排列图
4.5～16V
555 定时器
（2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合， 使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO旳正跳变反 馈到G1输入端，从而造成如下正反馈过程：
使电路迅速变为G1导通、G2截止旳状态，此 时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH旳状态。然 而这一状态是不能长久保持旳，故称为暂稳态。
态，但能够自动返回稳态； 暂稳态维持旳时间取决于电路本身旳参数，
一般是放电参数RC。
10.3.1 微分型单稳态触发器
1. 电路构成及工作原理 暂稳态是靠RC电路旳充放电过程来维持旳。 因为图示电路旳RC电路接成微分电路形式，故该电
第十章_高速计数及脉冲输出指令
带内部方向控制的 单相增/减计数器 带外部方向控制的 单相增/减计数器
带增减计数输入的双 向计数器
计数
计数 计数
增计数 增计数
复位 计数
方向 方向
减计数 减计数 复位
复位
方向 方向
减计数 减计数 B相计数 B相计数 复位 复位
计数 复位 计数
增计数 增计数 A相计 数 复位 A相计 数
复位
计数
计数 计数
方向
方向 方向 复位 复位 启 动
运 行 模 式 6 7 8
HC1 描 述 I0.6 增计 数 带增减计数输入 的双向计数器 增计 数 增计 数 A相计 数 A相计 数 A相计 数 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2
HC2 I1.3 减计 数 减计 数 减计 数 B相计 数 B相计 数 B相计 数 复位 复位 启 动 I1.4 I1.5
第一节 S7-200系列PLC高速计数器
1. 各种CPU支持的高速计数器
高速计数器工作在中断方式，并配有专用的输入口用于计数信号输入、外 启动、外复位及计数方向的控制。
S7-200系列PLC中规定了6个高速计数器编号，在程序中使用时用 HCn来表示(在非程序中一般用HSCn)高速计数器的地址，n的取值范围 为0～5。HCn还表示高速计数器的当前值，该当前值是一个只读的32位 双字，可使用数据传送指令随时读出计数当前值。不同的CPU模块中可 使用的高速计数器是不同的，CPU221、CPU222可以使用HC0、HC3、 HC4和HC5；CPU224、CPU226可以使用HC0～HC5。
光电码盘
PLC I0.0 Q0.6 I0.1 Q1.3 Q1.4 Q1.5 COM
A B C
脉冲波形的产生和变换试题及答案解析
第八章脉冲波形的产生和变换一、填空题1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。
2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。
3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是（a.T T L,b.C M O S）产品，为7555的是（a.T T L,b.C M O S）产品。
4．（10-3中）施密特触发器具有现象；单稳触发器只有个稳定状态。
5．（易，中）常见的脉冲产生电路有，常见的脉冲整形电路有、。
6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入。
7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、______、______等。
8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。
9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。
10.（10-2中）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________，如门电路、电压比较器、BJT 等。
这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，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_____作用。
11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。
外加触发信号，电路由_____翻转到_____。
电容充电时，电路由______自动返回至______。
二、选择题1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（）。
A.多谐振荡器B.J K触发器C.施密特触发器D.D触发器2．（10-2中）多谐振荡器可产生（）。
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uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
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单稳态触发器小结
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳 态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部 电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉 冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但 却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途 很广。
对称式 多谐振荡器
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二、工作原理
假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则 必然会引起如下的正反馈过程 ：
使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平， 电路进入第一暂稳态。 此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容 C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数， 所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH， 并引起如下的正反馈过程：
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。
双极型产品 单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码 优点 电源电压工作范围 负载电流 555 556 驱动能力较大 5~16V 可达200mA CMOS产品 7555 7556 低功耗、高输入阻抗 3~18V 可达4mA
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10.4 多谐振荡器
1. 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 • 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。 • 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。
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10.4.1 对称式多谐振荡器
一、电路结构
由两个TTL反相器经电容交叉耦合而成。 通常令C1=C2=C，RF1=RF2=RF。 为了使静态时反相器工作在转折区，具有较强的 放大能力，应满足ROFF＜RF＜RON的条件。
集成门电路构成的单稳态触发器
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（1） 输入信号uI为0时，电路处于稳态。 uI2=VDD，uO=UOL =0，uO1＝UOH =VDD。 （2）外加触发信号，电路翻转到暂稳态。 当uI产生正跳变时，uO1产生负跳变，经过电容C耦合， 使uI2产生负跳变，G2输出uO产生正跳变；uO的正跳变反 馈到G1输入端，从而导致如下正反馈过程：
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使电路迅速变为G1导通、G2截止的状态，此 时，电路处于uO1=UOL、uO=uO2=UOH的状态。然 而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态。
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（3）电容C充电，电路由暂稳态自动返回稳态。 在暂稳态期间，VDD经R对C充电，使uI2上升。 当uI2上升达到G2的UTH时，电路会发生如下正反馈过 程：
当uI=0V时， G1截止、G2导通，输出 为UOL，即uO=0V。只要满足uI1＜UTH，电 路就会处于这种状态（第一稳态）。
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当uI上升，使得uI1 =UTH之前，电路会产生如下 正反馈过程：
R1 uI1 (uO uI ) uI R1 R2
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当 uI1 =UTH时，电路会迅速转换为G1导通、G2截止， 输出为UOH，即uO=VDD的状态（第二稳态）。此时的uI值称 为施密特触发器的上限触发转换电平 UT+ 。显然，uI 继续上 升，电路的状态不会改变。
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使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速跳变为高电 平，电路进入第二暂稳态。 此后，C1放电、C2充电，C2充电使uI1上升，会 引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。 这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之 间振荡，输出端产生了矩形脉冲。
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对称式多谐振荡器的工作波形
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石英晶体振荡器电路
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目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振 荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高，
所以走时很准。 通常选用振荡频率为32768HZ的石英晶体谐振
器，因为32768＝215，将32768HZ经过15次二分
频，即可得到1HZ的时钟脉冲作为计时标准。
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市面上的石英晶体管
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石英晶体具有很好 的选频特性。当振荡信 号的频率和石英晶体的 固有谐振频率fo相同时， 石英晶体呈现很低的阻 抗，信号很容易通过， 而其它频率的信号则被 衰减掉。
石英晶体的阻抗频率特性图
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因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中就可组成 石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决于石英晶体的固有 谐振频率fo，而与RC无关。 在对称式多谐振荡器的基础上，串接一块石英晶体，就 可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电路将产生稳定度极 高的矩形脉冲，其振荡频率由石英晶体的谐振频率fo决定。
方波 矩形波
尖顶脉冲
锯齿波
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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 ．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。
本章主要讲： ◆施密特触发器 ◆多谐振荡器 ◆单稳态触发器 ◆555定时器的应用
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脉冲信号定义与参数
脉冲上升 时间 tr
uI U T
R1 R2 R1 U TH (1 )U TH R2 R2
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同理，当uI由高电平下降时， uI1也随之下降， 电路在极短的时间内发生另一次翻转，最后输出 uO=UOL≈0V。
uI U T -
R1 (1 )U TH R2
工作波形
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施密特触发器将三角波uI变换成矩形波uO。 负向阈值 正向阈值 电压UT－ 电压UT+
波形 畸变
脉冲整形
边沿 振荡
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3.脉冲鉴幅
将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入
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。
脉冲鉴幅
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施密特触发器小结
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（正向 阈值电压UT+和负向阈值电压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。
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第十章 脉冲波形的产生与整形
主要内容
★数字电路离不开脉冲信号，即需要不同幅度、宽度及有
陡峭边沿的脉冲信号。例如触发器就离不开时钟脉冲 （CP）信号，否则它就不能存入或输出存储的信息。 ★平时实验中所使用的矩形脉冲波如何得到？
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10.1 概 述
脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形。
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多谐振荡器小结
多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外 加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个 暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放） 电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的 振荡周期与电路的阻容元件有关。
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10.5
555定时器及其应用
施密特触发器的工作波形及电压传输特性 （a）工作波形 （b）电压传输特性 回差电压ΔUT = UT+－UT－（通常UT+＞UT－） 改变R1和R2的大小可以改变回差ΔUT
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施密特触发器的电压传输特性
U
O
U
U OH
O
U OH
U OL
0
U
U OL
I
UT -
UT +
0
UT -
UT +
U I
同相传输
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10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
一、电路结构
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。
两个CMOS反相器， 两个分压电阻。
用集成门电路构成的施密特触发器 （a） 电路 （b）逻辑符号
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二、工作原理：
设CMOS反相器的阈值电压UTH=VDD/2，输入信号uI为三角波。
回差电压
反相传输
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10.2.3 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）。
波形变换
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2.脉冲整形 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波 形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器 整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。
脉冲下降 时间tf
脉冲幅度Uｍ
占空比： q = TW / T
脉冲宽度 t
W
脉冲周期 T 脉冲频率ｆ=1/T
阈值电压
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10.2 施密特触发器（Schmitt Trigger）
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（正向 阈值电压UT+和负向阈值电压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。
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t
t t (b) 波形图
(a) 电路图
在t1时刻， uo由0变为1，由于电容电压不能跃变，故ui1必 定跟随 u o 发生正跳变，于是 ui 2（ u o1）由 1变为0 。这个低电平 保持uo为1，以维持已进入的这个暂稳态。在这个暂稳态期间， 电容C通过电阻R放电，使ui1逐渐下降。在t2时刻，ui1上升到门 电路的开启电压UT，使uo1（ui2）由0变为1，uo由1变为0。同 样由于电容电压不能跃变，故 ui 1 跟随 u o 发生负跳变，于是 ui 2 （uo1）由0变为1。这个高电平保持uo为0。至此，第一个暂稳 态结束，电路进入第二个暂稳态。