脉冲波形发生电路设计
基于FPGA的脉冲发生器波形模块设计
ｈ ｇ ｒ ｃｓ ｎ ｐ ｌｅｇ ｎ ｒ ｔ ｒ Ｖｅ ｉ ｇ ｉ ｓ ｄ ｆ ｒｗｒｔｎ ｏ ｕｅｗｈ ｌ ａ ｔ ｓＩｆ ｒｓｍ ｕ ａｉｎ ｉ ｈ ｐ ｅ ｉｉ ｕｓ ｅ ｅａ ｏ ． ｏ ｒｌ ｓｕ ｅ ｏ ｉｉｇ ｍ ｄ ｌ ｉ Ｑｕ ｒｕ Ｉ ｏ ｉ ｌｔｏ ． ｏ ｅ
收 稿 日期 ： ０ １０ 一 ５ ２ １ ３ ｌ
冲周期 、 冲个 数 可 调 的脉 冲口 。考 虑 到 如 果 只 脉 ］ 用 Ｆ ＧＡ 内 的时序做 脉 宽调 整 ， Ｆ ＧＡ 内部 的 Ｐ 而 Ｐ
脉 宽调 整是 通过 计 数 器 计 数来 调 整 的 ， 整 的频 调 率 是根 据 当前 的周 期 调 整 的 ， 样 就不 能 满 足 高 这
３ ２卷 第 ３ 期
２１ 年 ０ ０ １ ６月
长 春 工 业 大 学 学 报（ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａ ｇ ｈ ｎＵ ｎｖ ｒｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｄｔｏ ） ｏ ｒ ａ ｆＣｈ ｎ ｃ ｕ ｉｅ ｓｔ ｆＴｅｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅＥ ｉ ｎ Ｓ ｉ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｍｐ ｔ ｒＳｃｅ ｃ ＆ Ｓ ｈ ｏ ｆＣｏ ｕ ｅ ｉｎ ｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｃｈ ｎ ｃ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉｙｏ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｇ ｈｕ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｃｈ ｎ ｃ ｎ １ ０ ２，Ｃｈｎ ） ａ ｇ ｈｕ ３ ０１ ｉａ
ＨＤＬ语 言 在 Ｆ ＧＡ 内部 编写 单 脉 冲／ 脉 冲 计 Ｐ 群
数 器 。在其 后面加 上 一个 门控 时钟 电路 和窄脉 冲
第 ３ 期
张 孝 飞 ， ：基 于 Ｆ Ｇ 的脉 冲发 生 器 波形 模 块 设计 等 Ｐ Ａ
脉冲波形产生与变换电路(课件)
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发
一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
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。
7脉冲波形的产生与整形电路
图
脉冲定时
EXIT
数模和模数转换器
7.3 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 峭的矩形脉冲。
脉冲信号。
EXIT
数模和模数转换器
7.1 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．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，无需外触发。
3．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。
EXIT
数模和模数转换器
7.1.1 矩形脉冲的主要参数 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 EXIT
数模和模数转换器
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 EXIT
数模和模数转换器
图7-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参
数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信
号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号
频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面
10ns脉冲发生电路设计
10ns脉冲发生电路设计（原创实用版）目录1.引言2.10ns 脉冲发生器的重要性3.设计原理4.具体设计步骤5.设计验证6.结论正文【引言】脉冲发生器是一种能够产生电脉冲信号的电子设备，被广泛应用于通信、雷达、测量和控制等领域。
其中，10ns 脉冲发生器因其窄脉冲宽度和快速上升沿特性，成为了高速数字系统和通信系统的关键部件。
本文将对 10ns 脉冲发生电路的设计方法进行探讨。
【10ns 脉冲发生器的重要性】10ns 脉冲发生器在高速数字系统和通信系统中具有举足轻重的地位。
其窄脉冲宽度和快速上升沿特性可以提高系统的数据传输速率和通信效率，降低信号传输过程中的噪声和失真。
此外，10ns 脉冲发生器还可以用于精确测量和控制，为各类电子设备的高精度运行提供保障。
【设计原理】10ns 脉冲发生器的设计原理主要基于脉冲形成和脉冲放大两部分。
首先，通过设计脉冲形成电路，产生具有窄脉冲宽度和快速上升沿特性的脉冲信号。
然后，利用脉冲放大电路对脉冲信号进行放大，以满足系统中对信号幅度的要求。
【具体设计步骤】1.确定脉冲发生器的技术指标，包括脉冲宽度、上升沿时间、脉冲幅度等。
2.选择合适的脉冲形成器件，如触发器、门控器件等，设计脉冲形成电路。
3.设计脉冲放大电路，选用合适的放大器件，如运算放大器、差分对等，实现脉冲信号的放大。
4.对脉冲发生器电路进行调试和优化，以满足技术指标要求。
5.设计保护电路，如限幅、滤波等，提高脉冲发生器的稳定性和可靠性。
【设计验证】为了验证 10ns 脉冲发生器的性能，需要对脉冲发生器电路进行仿真和实验。
通过改变输入信号、电源电压等参数，观察脉冲发生器输出信号的波形、幅值等特性，确保其满足设计要求。
【结论】10ns 脉冲发生器在高速数字系统和通信系统中具有重要应用价值。
通过合理的设计原理和步骤，可以实现具有窄脉冲宽度和快速上升沿特性的高性能脉冲发生器。
脉冲发生电路
32VCC 31VCC
R2C ln2
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q
R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH
RC ln C () C (0) C () C (tH )
RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
波形发生器设计
波形发生器设计波形发生器是一种用于产生特定频率、幅度和波形的电子器件。
它在电子实验、仪器测试和通信系统中应用广泛。
波形发生器可产生各种波形，如正弦波、方波、锯齿波、三角波等。
在设计波形发生器时，需要考虑输出频率的稳定性、幅度控制的精度、波形形状的准确性等因素。
1.频率稳定性：波形发生器的频率稳定性是指在长时间运行中，输出频率的变化幅度。
为了提高频率稳定性，可以采用晶振作为基准震荡源，并通过锁相环、频率合成等方法进行稳定化处理。
2.幅度控制：波形发生器需要具备可调节输出幅度的功能，可通过电压控制放大器或级联多个放大器来实现。
此外，还需要考虑输出幅度的精度和范围。
3.波形形状准确性：波形发生器输出的波形形状应尽量接近预期的理想波形。
对于正弦波发生器，可以采用反馈电路来实现，通过控制反馈增益和相位来调节输出波形的形状。
4.输出阻抗：波形发生器的输出阻抗要与负载匹配，以确保输出波形的稳定性和准确性。
通常可以通过选择合适的输出级的类型以及调节反馈电路中的参数来实现。
5.频率范围：波形发生器应具备较宽的频率范围，以适应不同的应用需求。
常见的波形发生器频率范围为几Hz到几GHz，可以根据具体需求进行选择。
6.数字控制：现代波形发生器常采用数字控制，可以通过面板、遥控等方式进行操作和控制。
数字控制可以提高操作的灵活性和方便性，并可实现一些高级功能，如频率扫描、脉冲调制等。
综上所述，波形发生器的设计需要考虑频率稳定性、幅度控制、波形形状准确性、输出阻抗、频率范围和数字控制等方面。
设计人员需要根据具体需求选择适当的电路拓扑结构、器件和控制方法，并进行系统性能测试和优化，以实现高稳定性、高精度和高可靠性的波形发生器。
第7章_脉冲波形的产生与处理电路
内容提要
内
脉冲波形的定义
容 提
要
主要内容如下：
➢脉冲波形参数 ➢若干脉冲波形发生电路
要点
要 点
在脉冲波形产生与处理电路中， 各种半导体器件大都工作在大 信号状态，属于非线性应用
电路的分析方法和内容与放大 电路明显不同，讨论的重点是 电路的瞬态特性等
常见的脉冲波形
0
第
二
节
：
半
导
N
体 器
件
pn (x)
的 开
pn0
关 特
性
x
0
t 经t 过0 时后ts 时的PN间电结后荷中P存N储结
VR
效电中荷存应的储变电化荷的变化
二极管的开关特性(三)
i vD
D
vI VF
vI
RL vO 0
t1 t
VR
初始状态：
i
t 0时
IF
vI VF IF (VF vD ) / RL
i vD
D
vI
RL vO
初始状态： t 0时
vI VF
0 VR
i IF
二极管由截止转为 正向导通所需时间
第 二 节
t1 t 称为开通时间
： 半
导
导通过程简述
体
器
件
vI VF
二极管的开通时间 IF (VF vD ) / RL
0 iR
比 短得多，可以 IR ts
tf
t 0.1I R
trr
忽略不计 trr
： 半
使集电区也有电子注入至基区，使基区 导
少子增多，形成比工作于放大区多的电
体 器
波形发生器(课程设计)
波形发生器的设计1．设计目的（1）掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。
（2）学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
2．设计任务设计一台波形信号发生器，具体要求如下：（1）输出波形：正弦波、方波、三角波。
（2）频率范围：3Hz －30Hz ，30Hz －300Hz ，300Hz －3KHz ，3KHz －30KHz 等4个波段。
（3）频率控制方式：通过改变RC 时间常数手控信号频率。
（4）输出电压：方波峰—峰值V U pp 24≤；三角波峰-峰值V 8U pp =，正弦波峰-峰V 1U pp >。
3.设计要求（1）完成全电路的理论设计（2）参数的计算和有关器件的选择（3）PCB 电路的设计（4）撰写设计报告书一份；A3 图纸2张。
报告书要求写明以下主要内容：总体方案的选择和设计 ；各个单元电路的选择和设计；PCB 电路的设计4、参考资料（l ）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003目录一. 设计的方案的选择与论证 (3)1.1 设计方案 (3)1.1.1 设计方案1 (3)1.1.2 设计方案2 (4)1.1.3 设计方案3 (5)1.2 方案选择 (6)二. 单元电路的设计 (6)2.1 方案设计 (6)2.1.1 正弦波电路 (6)2.1.2 方波电路 (11)2.1.3 三角波电路 (12)2.2 参数的选择 (13)三、仿真 (14)3.1 软件介绍 (14)3.2 仿真的过程与结果 (15)四、PCB制版 (15)4.1 软件简介 (15)4.2 PCB电路板设计步骤 (20)五、总结与心得 (21)六、附录 (22)6.1 材料清单 (22)6.2 原理图 (23)6.3 PCB板图 (24)七、参考文献 (25)一．设计方案的选择与论证产生正弦波、三角波、方波的电路方案有多种。
555脉冲发生器电路图大全(六款555脉冲发生器电路设计原理图详解)
555脉冲发生器电路图大全（六款555脉冲发生器电路设计原理图详解）555脉冲发生器电路图设计（一）该信号发生器是一个基于NE555制作的。
可用于实验用的信号源。
电源电压为12V，最大工作电流为40mA，通过跳线设置可以输出1Hz-180KHz的频率范围。
有电源指示灯。
电路原理图如下图。
NE555脉冲信号发生器电路原理图信号发生器跳线帽设置频率元件清单PCB图555脉冲发生器电路图设计（二）时钟脉冲发生器555组成的多谐振荡器可以用作各种时钟脉冲发生器，如图所示，其中（1）为脉冲频率可调的矩形脉冲发生器，改变电容C可获得超长时间的低频脉冲，调节电位器RP可得到任意频率的脉冲如秒脉冲，1KHz，10KHz等标准脉冲。
由于电容C的充放电回路时间常数不相等，所以图（1）所示电路的输出波形为矩形脉冲，矩形脉冲的占空比随频率的变化而变化。
图（2）所示电路为占空比可调的时钟脉冲发生器，接入两只二极管D1，D2后，电容C 的充放电回路分开。
放电回路为D2，R，内部三极管T及电容C，放电时间T1约等于0.7RC。
充电回路为R’，D1，C，充电时间为T2约等于0.7R’C。
输出脉冲的频率f=1.43/［（R+R’）C］调节电位器RP可以改变输出脉冲的占空比，但频率不变。
如果使R=R’则可获得对称方波。
（1）矩形脉冲发生器（2）占空比可调的脉冲发生器555脉冲发生器电路图设计（三）闸门脉冲发生器（555）电路图555脉冲发生器电路图设计（四）PWM（脉冲宽度调制）是电子技术领域中一项重要的技术，在许多设备中都有PWM的应用，比如电机控制、照明控制等场合。
在没有单片机的场合，如果需要应用PWM，可以使用NE555芯片生成所需的PWM信号。
脉宽调制的占空比：PWM信号保持在高电平的时间百分比被称为占空比。
占空比脉宽调制的频率：PWM信号的频率决定PWM完成一个周期的速度。
如果LED关闭半秒，然后打开LED半秒，那么看起来LED是闪烁的。
几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
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。
实验三：波形产生电路
四、 实验内容
2) 对图 3.5.4 电路进行修改，使之变成矩形 波和锯齿波振荡电路，即 vO1为矩形波， vO2 为锯齿波。要求锯齿波的逆程（电压 下降段）时间大约是正程（电压上升段） 时间的20％左右。观测vO1、vO2的波形， 记录它们的幅度、周期（频率）等参数。
下次实验内容
题目：晶体管输出特性测试电路：
1)电阻R3= R4=10K，测出下面情况时vo 的波形 电位器RW阻值依次为0 , 10K, 15K, 20K
2) 调整电位器RW使vo 为正弦波（不能失真）且 幅值最大，用示波器测出vo 的频率和峰值。并 测出电位器 RW 的阻值，分析电路的振荡条件。 3)将两个二极管断开，观察输出波形有什么变化。
实验三 波形产生电路
一 、 实验目的
1.
通过实验掌握由运放构成的正弦波振荡 电路的原理与设计方法。 2. 通过实验掌握由运放构成的方波（矩形 波）和三角波（锯齿波）振荡电路的原理 与设计方法。 3*.了解运放摆率对振荡波形跳变沿的影 响。
二、 实验任务
正弦波、三角波及脉冲方波的产生。 实验要求： （1）正弦波振荡电路的内容， 起评分70分 （ 2 ）在（ 1 ）的基础上另作多谐振荡电路的方波 及三角波的产生 起评分85分 （3）在（2）的基础上另作多谐振荡电路的矩形 波及锯齿波的产生 起评分100分
三、实验电路在实验性上的位置
实验用元件为两只A741，已经插在实验向上。
四、 实验内容
1. RC桥氏正弦振荡电路
R2 16k R1 16k C2 0.01F D1 D2
vf
C1 0.01F
＋ A
－
vo
a
R3 10k
RW b 47k
R4 10k
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。
脉冲发生器电路原理
脉冲发生器电路原理
脉冲发生器电路原理是一种电子设备，用于产生固定频率和幅度的脉冲波形。
该电路由以下几部分组成：
1. 时钟源：提供稳定的时钟信号作为脉冲发生器的参考信号。
常见的时钟源包括晶振或时钟信号发生器。
2. 频率控制电路：根据需要设置脉冲发生器的输出频率。
频率控制电路通常采用可变电容或电感器，通过改变电容或电感的值来调节振荡电路的频率。
3. 振荡电路：产生连续波形的振荡电路。
常见的振荡电路包括RC振荡电路和LC振荡电路。
其中，RC振荡电路由电阻和电容器组成，而LC振荡电路由电感和电容器组成。
4. 整形电路：将振荡电路产生的波形进行整形，使其转变为脉冲波形。
整形电路通常采用比较器、门电路或触发器等元件。
5. 控制电路：用于控制脉冲发生器的起始时间、占空比和输出幅度等参数。
控制电路通常采用计数器、编码器、运算放大器等元件来实现。
以上是脉冲发生器电路的基本原理。
实际电路中，还可以根据需要添加滤波电路、放大电路或保护电路等功能来提高性能和稳定性。
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。
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脉冲波形发生电路设计一．实验目的
1.学习脉冲波形发生电路的设计方法和调试方法。
2.学习按模块划分电路的设计与调试的方法。
二．555内部结构图和芯片引脚图
555内部结构图：
555引脚图：
三．红外发射管和光电三极管的工作原理
1.红外发射管：
红外光发射管具有单向导电性。
只有当外加的正向电压使得正向电流足够大时才发射红外光，正向电流越大发光越强，其工作原理图参见图2（a）。
此次实验中的R1 建议选取1kΩ。
2.光电三极管：
光电三极管依据光照强度来控制集电极电流的大小，其功能可等效为一只二极管与一只晶体管相连，并仅引出集电极和发射极，如图3（a）所示。
其符号如图3（b）所示，常见外形如图3（c）所示。
有光照射时，光电三极管的集电极电流约在几十微安到几毫安之间，为保证光电三极管的输出电压Vo 可以正确驱动后面的数字IC，合理选取接收电路中R2 的阻值。
其应用参考电路参见图2（b）。
四．实验任务及电路图
1.电路原理图
VCC
VCC
2.设计思路
首先将555接成单稳态触发器，输出接发光二极管。
然后考虑输入。
为了能在物体挡住光超过2秒以上电路仍然能够正常
运行，在输入端接入一个微分电路，保证输入脉宽不超过2秒。
同时因为前方光电三极管的输出电压在有光时为低电平，无光时为高电平，而电路要实现的功能是遮挡时发光二极管，所以在无光时应输入低电平，所以在光电三极管的输出与后方的输入间加了一个反相器。
最后考虑选作任务，首先要让发光三极管在被挡住时，LED一直亮，这个只需去掉微分电路就可以了。
但是这样在光线重新照射时LED会马上灭掉，这是因为在遮挡时，555中的三极管是不导通的，所以C2两端是有压差的，即（见555内部结构图），这样在光线重新照射时，输入会跳为高电平，所以=1，Q=0，=0，内部三极管导通，=1，保持0，所以LED就会灭掉。
而且是我们不希望出现的情况，因为上述分析是基于门电路的均较长的情况下分析的，实际上这些跳变都是瞬间完成的，所以之后电路的情况并不是能准确预测的。
解决这个问题的思路就是希望能在时，保持1，这样跳变为1之后就有，LED保持亮着，而且经过1~2秒后熄灭。
实现这个功能只需在那一个三极管的c、e端与C2并联，b端接输入即可。
为了在输入为低时三极管导通，选用PNP三极管。
3.参数计算
（1）R2阻值的选取：
为保证在有光时vo输出的是低电平，则R2上的压降应接近5V，以10微安计算，则R2应取100 kΩ左右。
（2）R3和C3的选取
微分电路的延迟时间不能太长，否则就起不到微分作用，选取R3为
10 kΩ，C3为0.47μF，延迟时间为10ms级。
（3）R4和C2的选取
发光二极管发光的时间，为保证发光二极管能够亮1~2秒，的值应该在0.9~1.8之间，取，μ
F。
五．调试步骤
必做任务：555接成单稳态触发器→必做任务：红外发射管和光电三极管输出电压是否正常→必做任务联合调试→选做任务
六．思考题
1.R1的取值应考虑哪些因素？D1的导通电流和导通压降是多少？
答：R1主要是起限流作用，选取应该考虑D1的导通电流，实验加的电压为5V，D1的导通电流约为2~20mA，若太低发射功率不够，太高则会烧坏。
实验用的光电光导通压降测得为1.15V，若接R1=1，则导通电流约为
3.85mA（实测为3.91mA）。
2.简述R2的选取原则.
答：R2的选取应保证在有光是能有足够大的压降，使Vo为低电平，在无光时压降很小，Vo为高电平。
有光时，光电管的电流为几十微安到几毫安，为使压降接近5V，R2应至少为百千欧之间。
无光时，暗电流为纳安级的，所以R2在百千欧级别到十兆欧级别均是合适的。