几种常用脉冲波形产生和整形电路教学课件

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脉冲产生与整形电路 ppt课件

2020/11/24
(c)尖脉冲
(d)锯齿波
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
tWR1 CnUC U (C () )U C U (T 0)
8
6.2 555定时器
555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。
双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。其功能和外部引脚排列完全相同。
1
3
uo
G4
2.电压比较器
3.基本RS触发器
RS
Qn+1
U+≥U-时，Ci＝1； U+＜U-时，Ci＝0。
00 01 10
不定 0 1
2020/11/24
11
Qn
11
6.2 555定时器
U CC
RD
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
8
4
U R1 5
6
5k
＋－
C1
G1
R &Q
2 U R2
5k
4
6.1 概述
在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有
陡峭边沿的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（CP）。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种： ①脉冲产生电路直接产生； ②利用已有的周期信号整形、变换得到。

一节几种常用脉冲波形产生和整形电路

三角波产生电路的特点是频率和占空比连续可调，调节范围较广。但它的输出波形受到运算放大器性能的影响，且需要一定的调整时间。
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间，可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端，用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。

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

脉冲波形的产生和整形电路PPT课件

知识点精讲
【解】先求电路的时间常数τ
= RC = 20 × 103 × 200 × 20−12 = 4 × 10−6 = 4
再求方波的脉宽，方波脉宽为周期的一半，即

1
1
= =
=
= 5 × 10−5 = 50
3
2 2 2 × 10 × 10
1
由计算可知， < 5 ，该题所示电路是微分电路。
试估算电路的振荡周期，画出和0 的波形。
【分析】多谐振荡器又称为无稳态电路，它只有两个暂稳态，
没有稳态，两个暂稳态交替变化，输出连续的矩形脉冲信号。
【解】电路的振荡周期由下式计算:
= 0.7 1 + 22
= 0.7 × (4.7 × 103 + 2 × 4.7 × 103 ) × 0.1 × 10−6
知识点精讲
【知识点1】RC波形变换电路的分析与计算
【例1】图9-5所示电路中，R=20kΩ，C=200pF，若输入f=10kHz的连续方波，试分析此电路是否
满足RC微分电路的条件?
【分析】组成微分电路应满足两个条件:
（1）输出信号取自RC电路中电阻R的两端，即0 = ;
（2）电路时间常数τ应远小于输入的矩形波脉冲宽度，即τ≤15 。
知识清单
3.555定时器的应用
（1）用7555定时器构成单稳态电路，电路如图9-2所示:
输ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ脉冲宽度：
≈ 1.1
知识清单
（2）用555定时器构成多谐振荡器，电路如图9-3所示:
振荡频率：
=
1.44
1 + 22
知识清单
（3）用555定时器构成施密特触发器，电路如图9-4所示:

几种常用的脉冲波形的产生与整形电路共36页

45、法律的制定是为了保证每一个人自由发挥自己的才能，而不是为了束缚他的才能。—— 罗伯斯庇尔
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
几种常用的脉冲波形的产生与整形电路
41、实际上，我们想要的不是针对犯罪的法律，而是针对疯狂的法律。 ——马克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就像影子跟随着身体一样。— —贝卡利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进步。— —杰弗逊 44、人类受制于法律，法律受制于

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0
vI vI
vo
vo
G1、G2 的 VTH ≈ 1/2VDD R1<R2
当vI= 0 时 vO= vOL ≈ 0, vI 0
当vI从0逐渐升高并达到v'I = VTH时， G1进入转折区。
v I
vO1
vO
电路状态迅速转换为vO= vOH ≈ VDD 。
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6
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
变换为符合要求的矩形脉冲。但以能够找到频率和幅度都符合要求的一种已有电压信号为前提。在同步时序电路中，
时钟脉冲控制和协调着整个系统的工作，
因此时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常工作。
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2
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
矩形脉冲的特性：为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
❖ 概述 ❖ 施密特触发器
❖ 单稳态触发器
❖ 多谐振荡器
1
推出下页总目录
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
一、概述
获取矩形脉冲波形的途径有两种：
1. 利用多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲。
2. 通过整形电路把已有的周期性变化波形，
v'I的下降引发又一个正反馈过程。
v I
vO1
vO
电路的状态迅速转换为vO= vOL ≈ 0。
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8
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
R2
VT-
vI
R1
vI
vo1
VTH G1
G2
vo VDD vo
vI
VTH
VDD
(VDD
VT
)
R2 R1 R2
得负向阈值电压：
已得知正向阈值电压：
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
单稳态触发器在数字电路中的作用：定时（产生一定宽度的矩形波）。整形（把不规则的波形变为规则的脉冲波形）。延时（将输入信号延迟一定时间后输出）。
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
❖ 微分型单稳态触发器 1. 电路结构
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
二、施密特触发器
施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。
它在性能上有两个重要的特点：
1. 输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。
2. 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地消除。
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5
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
1. 用门电路组成的施密特触发器
R2
vo1
VT+
vI
R1
用CVMTOHvSI 反G相1器构成的施G密2特触发器vovo
O
v VTH VDD
I
(a)同相输出
O
VTH
v VDD I
(b)反相输出
通过改变R1和R2的比值可以调节VT+、VT-和回差电压的大小。但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
2. 集成施密特触发器
仿真
带与非功能的TTL集成施密特触发器
上升时间
0 .9V m 0.5V m
0 .1V m
脉冲宽度
下降时间
tτ
tf
Vm
tw
T
脉冲周期
3
脉冲幅度
占空比 q = tW / T
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
脉冲周期T — 周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。
脉冲幅度Vm — 脉冲电压的最大变化幅度。脉冲宽度tw — 从脉冲前沿到达0.5 Vm起，
VT
R1
R2 R2
VTH
R1 R2
VDD
VT
R1 R2 R2
VTH
(1
R1 R2
)VTH
回差电压VT
VT
VT
2
R1 R2
VTH
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
电压传输特性
R2
vo
2
R1 R2
VTH
R1
vo1
vI
vI G1
G2
vo
vo
vo
2
R1 R2
VTH
到脉冲后沿到达0.5 Vm为止的一段时间。上升时间tr — 脉冲上升沿从0.1 Vm上升到0.9 Vm 所需要的时间。下降时间tf — 脉冲上升沿从0.9 Vm下降到0.1 Vm 所需要的时间。占空比q — 脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q = tw /T 。在脉冲整形或产生电路用于具体的数字系统时，有时还可能有一些特殊的要求，如脉冲周期和幅度的稳定性等，这时还需要增加一些相应的性能参数来说明。
RC微分
VDD
电路
Cd vd
vI --
Rd
G1 vO1
R
C vI2
G2
微分型单稳态触发器
vO
CMOS 或非门
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
2. 工作原理
VDD
Cd vd
vI Rd
G1 vO1
R
C vI2
G2
vO
微分型单稳态触发器
当触发脉冲vI加到输入端时，在微分电路输出端得到很窄的正负脉冲vd，当vd上升到VTH以后，将引发如下的正反馈过程
R2
VT+ vI
R1
vI
VTH
G1
vo1
G2
vo 0 vo
vI
VTH
R1
R2 R2
VT
得正向阈值电压：
VT
R1 R2 R2
VTH
(1
R1 R2
)VTH
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7
第一节几种常用的脉冲波形的产
vo1
vI
VTH
G1
G2
vo VDD vo
当vI从高电平逐渐下降并达到v'I = VTH时，
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第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
三、单稳态触发器
单稳态触发器的特点：有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一段时间后，自动返回到稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。（触发脉冲应满足电路要求）。
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11
第一节几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
3. 施密特触发器的应用
1. 用于波形变换利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可把边沿变化缓慢的周期性信号变成边沿很陡的矩形脉冲信号。 2. 用于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，可通过施密特触发器整形获得比较理想的矩形脉冲波形。 3. 用于脉冲鉴幅施密特触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出，具有脉冲鉴幅能力。 4. 构成多谐振荡器