脉冲产生与整形电路
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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。
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。
脉冲波形的产生和整形电路
脉冲波形发生器与整形电路
2.3.2 RC电路的零状态响应
动态元件的初始储能为零的状态叫零状态。零状态的
电路由外施激励引起的响应，称为零状态响应。外施激励
可以是恒定的电压或电流，也可以是变化的电压或电流。
这里只讨论直流激励引起的响应。
脉冲波形发生器与整形电路
图2.13（a）所示电路，开关S原来与“1”闭合已久，
其电压uC从0按指数规律上升到稳态值US；而电阻电压则 从0跃变到最大值US后，按指数规律衰减到0；电路中的电 流也是从0跃变到最大值 后按指数规律衰减到0。电压、
电流变化的快慢仍然取决于电路的时间U常S 数τ的大小。
R
脉冲波形发生器与整形电路
τ越大，uC上升越慢，暂态过程越长；反之，τ越小， uC上升越快，暂态过程越短。
脉冲波形发生器与整形电路
RC称为电路的时间常数，单位是秒 （s），用τ来表示，即τ=RC。
引入时间常数τ后，电压、电流的响应可 分别写成
t
uC U 0e (t≥0)
i
U0
t
e
R
(t≥0)
脉冲波形发生器与整形电路
uC衰减的快慢只与电路的时间常数τ有关，与初始储能
无关。图2.11示出了电容C在三个不同时间常数的放电电路
图2.10 RC电路的零输入响应曲线
2.时间常数
脉冲波形发生器与整形电路
从uC和i的表达式可以看出它们衰减的快慢取决于指数
中 的大小，也就是取决于1电路参数R和C的乘积，RC越
大，衰减越慢，过渡过程持RC续的时间越长；反之，RC值越
小，衰减越快，过渡过程持续的时间越短。因此，电容电
压和电流衰减的快慢，取决于电路中电阻R和电容C的乘积。
第6章 脉冲产生、整形电路
一、延时与定时 二、整形
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
脉冲电路的产生和整形电路
v 重复此过程，则输出电压 O的波形变化即为一串脉冲波。
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
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。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
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。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
脉冲产生与整形电路实验报告(一)
脉冲产生与整形电路实验报告(一)脉冲产生与整形电路实验报告本次实验旨在研究脉冲产生和整形电路的基础原理及应用。
以下是本次实验的主要内容及结果。
实验设备和材料•函数发生器•示波器•电容、电阻、二极管等基础元器件实验步骤1.使用函数发生器产生一个周期为50Hz，幅值为5V的正弦波信号。
2.使用电容和电阻组成RC电路，将正弦波信号转化为衰减的脉冲信号。
3.使用二极管和电容组成整流电路，将脉冲信号转化为全波整流的直流信号。
4.使用电容和电阻组成低通滤波器，消除电路中的高频噪声信号。
5.使用示波器观察各步骤下的信号波形，并记录实验数据。
实验结果脉冲产生电路实验中，使用RC电路将正弦波信号转化为衰减的脉冲信号。
随着电容值的增加，脉冲的宽度也随之增加。
实验数据如下：电容（μF）脉冲宽度（ms）1 0.210 2100 20整形电路实验中，使用二极管和电容组成整流电路，将脉冲信号转化为全波整流的直流信号。
使用低通滤波器能够消除高频噪声信号。
实验数据如下：电容（μF）电阻（Ω）滤波后幅值（V）1 1000 2.710 1000 4.8100 1000 4.9结论通过本次实验，我们学习了脉冲产生和整形电路的基础原理及应用。
合理选取电容和电阻的数值可控制脉冲宽度和整形后的信号幅值。
使用低通滤波器能够消除电路中的高频噪声信号，使得信号更加稳定。
实验总结本次实验通过手动搭建电路，使我们更加深入地理解了脉冲产生和整形电路的原理，并学会了使用基础元器件搭建电路的方法。
同时，通过实验数据的记录和分析，我们也探究了不同电容和电阻数值下电路的不同表现，从而灵活运用电路的基础原理进行电路设计。
实验中存在的问题和改进方向在实验中，我们发现在RC电路和整形电路的搭建中存在一些问题，例如电容和电阻的数值选取不合适会影响电路的工作状态；接线时松散会导致实验数据不准确等。
未来可以加强对实验仪器和设备的使用方法培训，同时也可以加强对电路搭建技能的练习，提高实验操作的技能水平。
脉冲信号的产生与整形
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 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。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 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。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
脉冲波形的产生和整形在电子通信、工业控制和科学实验等领域具有广泛的 应用。了解不同脉冲波形和整形电路的知识，有助于优化系统设计和信号处 理。
锯齿波
边缘斜率匀速增加，常用于 信号发生器和音乐合成。
脉冲波形产生方式
1
基于定时器
利用微控制器或集成电路中的定时器来产生精确的脉冲波形。
2
基于电荷泵
利用电荷泵电路将电荷存储并释放，产生高频率的脉冲波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
基于脉冲变换
利用放大和滤波电路将正弦波形转换为脉冲波形。
整形电路概述
整形电路用于将输入的不规则波形转换为规则的脉冲波形，提高信号质量和 准确性。
常见的整形电路类型
低通滤波器
去除高频噪声，保留低频成分。
施密特触发器
将输入的不稳定波形转换为稳定的方波输出。
微分器
输出与输入信号的斜率成正比的脉冲信号。
积分器
输出与输入信号积分值成正比的脉冲信号。
整形电路工作原理
整形电路通过调整信号的幅度、频率或相位，将输入波形转换为所需的脉冲 波形。
应用案例和总结
几种常用的脉冲波形的产 生和整形电路
脉冲波形广泛应用于电子领域，本演讲将介绍常见的脉冲波形种类、产生方 式以及整形电路类型和工作原理。
脉冲波形概述
脉冲波形是一种非周期性的电信号，具有高幅度且持续时间短暂的特点。
常用脉冲波形种类
方波
具有快速上升和下降的边缘， 常用于数字电路和通信系统。
脉冲状波
持续时间非常短暂，常用于 雷达和高速数据传输。
锯齿波
边缘斜率匀速增加，常用于 信号发生器和音乐合成。
脉冲波形产生方式
1
基于定时器
利用微控制器或集成电路中的定时器来产生精确的脉冲波形。
2
基于电荷泵
利用电荷泵电路将电荷存储并释放，产生高频率的脉冲波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
基于脉冲变换
利用放大和滤波电路将正弦波形转换为脉冲波形。
整形电路概述
整形电路用于将输入的不规则波形转换为规则的脉冲波形，提高信号质量和 准确性。
常见的整形电路类型
低通滤波器
去除高频噪声，保留低频成分。
施密特触发器
将输入的不稳定波形转换为稳定的方波输出。
微分器
输出与输入信号的斜率成正比的脉冲信号。
积分器
输出与输入信号积分值成正比的脉冲信号。
整形电路工作原理
整形电路通过调整信号的幅度、频率或相位，将输入波形转换为所需的脉冲 波形。
应用案例和总结
几种常用的脉冲波形的产 生和整形电路
脉冲波形广泛应用于电子领域，本演讲将介绍常见的脉冲波形种类、产生方 式以及整形电路类型和工作原理。
脉冲波形概述
脉冲波形是一种非周期性的电信号，具有高幅度且持续时间短暂的特点。
常用脉冲波形种类
方波
具有快速上升和下降的边缘， 常用于数字电路和通信系统。
脉冲状波
持续时间非常短暂，常用于 雷达和高速数据传输。
555定时器-脉冲的产生与整形电路解析
6 脉冲的产生与整形电路
6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
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6.1 概 述
数字电路中，为了控制和协调整个系统的工作，常常需 要时钟脉冲信号。 获得时钟脉冲的方法有：
1. 利用多谐振荡器直接产生。 2. 通过整形电路变换而成。 整形电路又分为两类：施密特触发器和单稳态触发器。 整形电路可以使脉冲的边沿变陡峭，或形成规定的矩形脉冲。
G1
C uI2 R
+5V R1
T1
G2
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输入带微分环节的单稳态触发器
若uI脉冲宽度twI > tw则应通过 微分电路RPCP再输入到与非门1。
为保证稳态时uO1 = 0，要求:
RP CP≤twI RP≥RON
门3改善输出波形，起反 相和整形的作用。
MOS门输入阻抗高，外接电阻R和RP的大小不会影响其 稳态，它们不再受ROFF和RON的限制。
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R2
uI
R1
1 uO' 1
uI' G1
G2
uO
uO'
(4) 波形图
波形图
uI
UT+
UT–
O
t
uO
O
t
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6.2.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。
TTL集成施密特触发器性能表
型号 7414 74LS132 7413
tpd/ns 15 15 16.5
换成矩形脉冲信号 。
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3. 鉴幅电路
在一串幅度不相等的
6.1 概述 6.2 施密特触发器 6.3 单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
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6.1 概 述
数字电路中，为了控制和协调整个系统的工作，常常需 要时钟脉冲信号。 获得时钟脉冲的方法有：
1. 利用多谐振荡器直接产生。 2. 通过整形电路变换而成。 整形电路又分为两类：施密特触发器和单稳态触发器。 整形电路可以使脉冲的边沿变陡峭，或形成规定的矩形脉冲。
G1
C uI2 R
+5V R1
T1
G2
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输入带微分环节的单稳态触发器
若uI脉冲宽度twI > tw则应通过 微分电路RPCP再输入到与非门1。
为保证稳态时uO1 = 0，要求:
RP CP≤twI RP≥RON
门3改善输出波形，起反 相和整形的作用。
MOS门输入阻抗高，外接电阻R和RP的大小不会影响其 稳态，它们不再受ROFF和RON的限制。
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R2
uI
R1
1 uO' 1
uI' G1
G2
uO
uO'
(4) 波形图
波形图
uI
UT+
UT–
O
t
uO
O
t
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6.2.2 集成施密特触发器 TTL集成施密特触发器有：74LS14，74132，7413等。
TTL集成施密特触发器性能表
型号 7414 74LS132 7413
tpd/ns 15 15 16.5
换成矩形脉冲信号 。
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3. 鉴幅电路
在一串幅度不相等的
脉冲波形的产生与整形电路
UOL
0
VT-
VT+
UI
0
VT-
VT+
UI
同相传输特性
反相传输特性
编辑ppt
16
7.2.2 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器
2.
1A 1 1Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VDD 13 6A 12 6Y 11
5A 10 5Y 9
4A 8 4Y
集成施密特触发器CC40106的逻辑功能图
U IV T H V D D (V D D V T )R 1 R 2 R 2
UI
VTR1R 2R2VTH R R1 2VDDVVTT+-
t
VT
(1 R1 R2
)VT
H
UO UOH
ΔVT＝VT+-VT－＝
2 R1 R2
VTH
编辑pUpOt L 0
15 t
3. 电压传输特性
UO UOH
UO UOH
UOL
脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的 波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内 突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为
脉冲。
编辑ppt
5
7.1.1 脉冲信号
脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周 期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。
脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如 正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形 与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性 是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可 以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调 制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还 可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。
数字电路习题-第八章
第二节 典型题解
例题 8.1 分析例题 8.1 图（a）所示脉冲电路的工作原理，设门电路均为TTL电路，其阈值 电压为UTH；设二极管的导通电压为UD。说明电路的功能，画出电路的电压传输特性。
G1
1
G2
uI
&
uO UOH
&
D
uO
UOL
G3 G3
O UTH-UD UTH
uI
（a）
（b）
例题 8.1 图
引脚名称 TR TH R
表 8.1 5 5 5 集成定时器引 脚 名 称 及 功 能
功能
引脚名称
低电平触发
OUT
高电平触发
D
复位端
CO
功能 输出端 放电端 控制电压端
555 集成定时器的功能如表 8.2 所示。
TH(6) ×
>2 UDD/3 <2 UDD/3 <2 UDD/3
TR(2) × ×
> UDD/3 < UDD/3
三、考核题型与考核重点
1. 概念与简答 题型 1 为填空、判断和选择； 题型 2 为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为 2～4 分。 2. 综合与设计 题型 1 根据已知脉冲电路，分析其工作原理，画出电路中各关键点的信号波形以及输出波 形的参数计算等； 题型 2 根据需要选择合理的脉冲电路； 题型 3 分析在应用系统中脉冲电路的作用。 建议分配的分数为 5～10 分。
进行，uC逐渐升高，当uC≥uI时，uO由高电平变为低电平，⑦引脚导通。 电容放电，电 容 C经 过 ⑦引脚放电，放电时间常数τ放=R2C，随着放电过程的进行，uC逐
渐下降，当下降到uC≤uI/2 时，uO由低电平变为高电平，⑦引脚截止。 电容再次充电，电 路 重 复 上 述 过 程 ，进 入 下 一 个 周 期 ，电 路 输 出 周 期 性 的 矩 形 脉 冲 。
例题 8.1 分析例题 8.1 图（a）所示脉冲电路的工作原理，设门电路均为TTL电路，其阈值 电压为UTH；设二极管的导通电压为UD。说明电路的功能，画出电路的电压传输特性。
G1
1
G2
uI
&
uO UOH
&
D
uO
UOL
G3 G3
O UTH-UD UTH
uI
（a）
（b）
例题 8.1 图
引脚名称 TR TH R
表 8.1 5 5 5 集成定时器引 脚 名 称 及 功 能
功能
引脚名称
低电平触发
OUT
高电平触发
D
复位端
CO
功能 输出端 放电端 控制电压端
555 集成定时器的功能如表 8.2 所示。
TH(6) ×
>2 UDD/3 <2 UDD/3 <2 UDD/3
TR(2) × ×
> UDD/3 < UDD/3
三、考核题型与考核重点
1. 概念与简答 题型 1 为填空、判断和选择； 题型 2 为叙述基本概念与特点。 建议分配的分数为 2～4 分。 2. 综合与设计 题型 1 根据已知脉冲电路，分析其工作原理，画出电路中各关键点的信号波形以及输出波 形的参数计算等； 题型 2 根据需要选择合理的脉冲电路； 题型 3 分析在应用系统中脉冲电路的作用。 建议分配的分数为 5～10 分。
进行，uC逐渐升高，当uC≥uI时，uO由高电平变为低电平，⑦引脚导通。 电容放电，电 容 C经 过 ⑦引脚放电，放电时间常数τ放=R2C，随着放电过程的进行，uC逐
渐下降，当下降到uC≤uI/2 时，uO由低电平变为高电平，⑦引脚截止。 电容再次充电，电 路 重 复 上 述 过 程 ，进 入 下 一 个 周 期 ，电 路 输 出 周 期 性 的 矩 形 脉 冲 。
数字电路第8章脉冲波形的产生与整形概要
振荡周期为
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
T T 1 T 2 0 .7 (R 1 R 2 )C
占空比为
DT1 R1 T R1 R2
第8章 脉冲波形的产生与整形
4)
用两个多谐振荡器可以组成如图8-7(a)所示的模拟声 响电路。适当选择定时元件，使振荡器A的振荡频率 fA=1Hz ， 振荡器B的振荡频率 fB= 1kHz。由于低频振荡 器A的输出接至高频振荡器B的复位端(4脚)，当Uo1输出高 电平时，B振荡器才能振荡，Uo1输出低电平时， B振荡器 被复位，停止振荡，因此使扬声器发出 1kHz的间歇声响。 其工作波形如图 8-7(b)所示。
到，电路就一直处于Uo=0 的稳定状态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
② 暂稳态：外加触发信号Ui的下降沿到达时，由于
U21 3UC、 C U6(UC)0，RS触发器Q端置 1，因此Uo=1, V1截止，UCC开始通过电阻R向电容C充电。随着电容C充 电的进行，UC不断上升，趋向值UC(∞)=UCC。
电路处于某一暂稳态，电容C上电压UC略低于
，Uo
输出高电平，V1截止，电源UCC通过R1、R2 给电容C充电。 随输着出充电电压的Uo进就行一U直C逐保渐持增高高电，平但不只变要，13这U就CC是U第C 一23个U暂CC稳，
态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
于
2 3
当电容C上的电压UC略微超过
2 3
U6 U23i的U触CC 发期负间脉，冲R消S失触后发，器U状2回态到保高持电不平变，，在因U此2 ，13UUoCC、 一直保持高电平不变，电路维持在暂稳态。但当电容C上
的电压上升到
U6
2 3
UCC
时，RS触发器置 0，电路输出Uo
=0，V1导通，此时暂稳态便结束，电路将返回到初始的
脉冲产生与整形电路实验报告
脉冲产生与整形电路实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过脉冲产生与整形电路实验，掌握脉冲信号的产生和整形基本原理，并学会使用555定时器、多谐振荡器等电路元器件进行实现。
二、实验原理1.脉冲产生电路原理脉冲信号通常是由正弦波信号经过整形电路处理得到的。
正弦波信号经由非线性电路处理，波形就会变形，产生各种脉冲信号。
其中，在整形电路中，最常用的是555定时器产生的脉冲信号。
555定时器是一种通用的集成电路，内部包含比较器、多谐振荡器等功能电路，经过调整参数，可以快速产生各种类型的脉冲信号。
2.整形电路原理整形电路在信号处理中的作用是根据信号的幅值、频率和相位等特性，将输入信号转化成特定形式的输出信号。
通常的整形电路包括正弦波整形电路、方波整形电路、脉冲整形电路等。
其中，最常见的脉冲整形电路是单稳态多谐振荡器电路。
该电路采用多谐振荡器，输出一个脉冲信号，带有“占空比”的特点。
这个信号由一端持续保持高电平，另一端持续保持低电平，长度和时间间隔具有可调性。
三、实验内容与步骤1.实验器材：555定时器、74LS123、电路板、导线等。
2.实验步骤：(1) 确定实验电路，根据电路原理图进行串联连接，构成脉冲产生与整形电路。
(2) 对寄存器电路写数据，设置电路元器件的参数，如输入电压的范围、输入电压的幅度等。
(3) 打开开关，接通电源，通过示波器观察脉冲信号的变化情况，并确定产生的脉冲信号的相位和频率等参数。
(4) 调整电路参数，不断进行实验测试，并对比不同参数下输出信号的差异，获得更多的实验结果。
四、实验结果与分析在实验中，我们通过脉冲产生与整形电路实验，成功地实现了脉冲信号的产生与整形，并对不同参数下的信号进行了调节和分析。
经过实验，我们发现脉冲信号的产生有较高的可调性，可以根据需要在一定范围内进行调节，以获得不同形式的输出信号。
而整形电路在处理各种信号时都具有优良的效果，可以更加精细地控制脉冲信号的特性。
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V
CC
1 3
V
CC
1
2 3
V
CC
1 3 VCC
1
0 导通 1 截止 不变 不变
a
E7XIT
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
TH TR RD OUT = V 状态
1
×
×
0
Q0 导通
2 3 VCC
1 3
V
CC
1
0 导通
1
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
1 截止
2 3
V
CC
RR QQ 2 TR 555
11 GGNNDD接接地地端端
7 DIS
CO
GND
Q
3 5
Q，输出为开路集电极。
1
a
E4XIT
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
1
0
TH TR RD OUT = V 状态
×
×
0
Q0 导通
导通 1
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
2 3 V CC
O
a
UT+ e fUT-
t
t E11XIT
三、用555 定时器组成单稳态触发器
(一)电路结构
VCC
uI
+ uC
-
R THVCC
RD OUT
TR 555
DIS
CO
C
GND
uO 0.01 F
R、C 为定时元件
a
E12XIT
(二)工作原理、工作波形与参数估算
充电
工作原理
0V UIH 放电 导通
V
uI 1323UVVuIOCCCHCC
放电端 DDIISS
66 55kk 22
UURR22
55kk 77
集电极开路输出端
放电管，其输入为
CC11 RR GG11 QQ
GG33 OUT =
3 3OOUUTT
构成电压比输输出出端端
CC22 较器，比较 T电H路符号
SS与URGGU222的RQ1Q和大6T小RT。HV与C8C
4
RD OUT
VV
555 定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途 广泛的多功能电路。它电源电压范围宽(双极型 555 定 时器为 5 ~ 16 V，CMOS 555 定时器为 3 ~ 18 V)，可提 供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平，还可输 出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。
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。
1 3 VCC
不变
不变
当当当T1UH/u03O当OI=VL<LTT1CR当且C/H13=/<V=3u1uTVCT/II3由C<RCHV时1C=高=C/u3CT2IV电/>R<3C2u=V平C/Iu3时<C逐IVC电1</C23渐压C/V3时下VC传uCIC降时输C时a，特UU性UTT+-为T===反12U//相33T+VV输-CCCCU出T的- =滞1/回3 V特C性C E10XIT
a
E3XIT
555 定时器的电路结构与符号
电电源源端端 直直接接置置00端端 构成基本 RS 触发
VVCCCC
RRDD器，决定电路输出。
88
44
输出缓冲器
压控器制构，电成为压电比输阻较入端分器CCOO
55kk 55UURR11
C1、C阈2 提值输供入两端 TTHH 个UURR参12 ==考21触电//33发VV压输CCCC，入，。端 TTRR
1 3 VCC
1
不变 不变
a
E8XIT
简化功能表
使用要点
输入
输出
RD TH 0×
TR ×
OUT 0
V 状态 导通
(1)不RD用低时电应平接有高效电,优平先。级最高，
1
2 3
V
CC
1 3
V
CC
0
导通
(2)TH 和 TR 均为高电平时输出 0，均为低电平时输出 1。
1
2 3 V CC
1 3
V
CC
1
截止
1
2 3 VCC
1 3
V
CC
1
2 3
V
CC
1 3
V
CC
1
2 3
V
CC
1 3 VCC
1
0 导通 1 截止 不变 不变
a
E6XIT
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
1
0
1
TH TR RD OUT = V 状态
×
×
0
Q0 导通
01 截止
0
2 3 VCC
1 3
V
CC
1
2 3
(3) TR 低电平有效，TH 高电平 有效，因此，TH 加低电平、
1
2 3
V
CC
1 3 VCC
不变
不变
TR 加高电平时为非有效电 平，电路状态不变。
(4)输出 0 时，Q = 1，因此 V 导通；输出 1 时，Q = 0，故 V 截止。
(U15/R)32注V=Cu意CC相：O/比2①，较T故H。T②电H若平和控高T制低R输电是入平与端高2/低3CVO的C加C比相输较比入值较电将，压变TuR成C电Ou，C平O则高和U低uRC是1O=/与2u。CO
第 9 章 脉冲信号的产生与整形
555 定时器及其应用 本章小结
a
E1XIT
9.4 555 定时器及其应用
主要要求：
了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。 掌握用 555 定时器构成施密特触发器、单稳态 触发器和多谐振荡器的方法。
a
E2XIT
一、555 定时器的工作原理和逻辑功能
555 定时器简介
[例] 试对应输入波形画出下图中输出波形。
+12V
uI/V
uI TH 6 8
4 3
TR 2 555
uO
10 8
b
d
6 4
c
7
5
1
2a 0.01 F 0
电路构成反相输出的施密特触发器
解： UT+ = 2/3 VCC = 8 V UT- = 1/3 VCC = 4 V
uO/V UOH
因此可画出输出波形为
uOO UOH UOL
O
tWI tWO
1. 稳定状态
UOL
该电路触发信号为负脉冲，不加
触发信号时，uI = UIH (应 > 1/3 VCC)。
使
接通电源后 uC 上升。
VCC
经
R
向
C
充电，
VCC
t
T此电R管u=O当Vu为I 迅u>低C1速≥电/3放2平V/3电C，VC完，CVC毕T导时H，通，=u，满uC I电足≥ 0容2/V3C。V经CC放,因源自1 3 V CC1
2 3 V CC
1 3 VCC
1
0 1 不变
直接置 0 端 RD 低电 平有效，优先级最高。 不用a 时应使其为 1。
导通 截止 不变
E5XIT
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表
输
入
输出
0
1
0
TH TR RD OUT = V 状态
×
×
0
Q0 导通
10 导通
通常不用 CO 端，为了提高电路工作稳定性，
将其通过 0.01 F 电容接地。 a
E9XIT
二、用 555 定时器组成施密特触发器
uI
uOO UOOHH
输入
输出
RD TH TR OUT V 状态
0×
×
0 导通
uO
1
2 3 VCC
1 3
V
CC
0
导通
1
2 3
V
CC
1 3 V CC
1
截止
1
2 3 V CC