几种常用脉冲波形产生和整形电路教学课件

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
上页 下页 返回
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，
上页 下页 返回
4
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。
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
上页 下页 返回
15
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
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。
上页 下页 返回
10
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
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。
上页 下页 返回
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：
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。
上页 下页 返回
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
上页 下页 返回
12
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）。
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
上页 下页 返回
7
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
R2
VT- vI
R1
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，
上页 下页 返回
13
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）。
上页 下页 返回
14
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
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 。
上页 下页 返回
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。
上页 下页 返回
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。
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。
上页 下页 返回
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
VT
R1
R2 R2
VTH
R1 R2
VDD
VT
R1 R2 R2
VTH
(1
R1 R2
)VTH
回差电压VT
VT
Fra Baidu bibliotekT
2
R1 R2
VTH
上页 下页 返回
9
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