脉冲产生与整形电路ppt课件
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第6章 脉冲波形的 产生与整形
6.1 概述 6.2 555定时器 6.3 单稳态触发器 6.4 施密特触发器 6.5 多谐振荡器
精选ppt
1
6.1 概述
一、脉冲信号
脉冲是脉动和短促的意思，凡是具有不连续波形的信 号均可称为脉冲信号。广义讲，各种非正弦信号都是脉冲 信号。
(a)矩形波
(b)方波
(c)尖脉冲
一、555定时器的电路结构
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
U CC
RD
8
U R1 5 6
2 U R2
5k
＋ －
C1
5k
＋ －
C2
5k VT
7
1
4
G1
R &Q
&
S
Q
G2
&
1
G3
G4
精选ppt
地
u2 uo
RD
3
uo
1
8
2
7
555
3
6
4
5
U CC 放电端
u6
U CO
7
6.2 555定时器
电压控制端
多用途的定时电路——555定时器。
精选ppt
3
6.1 概述
二、脉冲信号的参数
上升时间
下降时间
tr 0.9 Um 0.5 Um 0.1 Um
tf t W脉冲宽度
脉
Um
冲 幅
度
T
脉冲周期
矩形脉冲信号的主要参数
占空比D－－脉冲宽度与脉精冲选p周pt 期的比值，D＝tW/T 。
4
6.1 概述
三、脉冲产生电路的暂态分析
UC(t )
UT
UC(∞ )
UC(0+) tW
0
t
③ 电路的时间常数τ=RC，τ决定了暂态时间的长短。根据
三要素公式，可以得到电压随时间变化的方程为
u C ( t) U C ( ) [ U C ( 0 ) U C ( )e ] t/
④令uC(tW)=UT，则从暂态过程的起始值UC(0+)变到UT所经历 的时间tW（脉冲宽度）可用下式计算：
tWR1 CnUC U 精(C 选(p) pt)U C U (T 0)
6
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。
00 01 10
不定 0 1
精选ppt 1
1
Qn
9
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
＋ －
C2
&
S
Q
G2
&
G3
5k
VT
7
1
1
3
uoLeabharlann Baidu
G4
4.放电三极管
VT是一个集电极开路的放电三极管。
当uO＝0时，VT导通；
R1
2 3 UCC
，UR2
1 3
UCC
。 15
6.3 单稳态触发器
1.工作原理
①稳态：
无触发信号时，uI为高电平。电容先充电后放电，
当uC＝0时，电路进入稳精选态ppt：uO＝0。
16
6.3 单稳态触发器
1.工作原理
②暂稳态：
u2触发脉冲下降沿到达时（
稳态，uO＝1。当
2 uC 3精U选CppCt
U CC
RD
8
4
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
U R1 5
6
5k ＋－C1
G1
R &Q
2 U R2
5k ＋－C2
&
S
Q
G2
&
G3
5k
VT
7
1
3
uo
G4
1
1.分压器
①5脚悬空时，
UR1
2 3 UCC
，UR2
1 3 UCC
；
②5脚外接控制电压UCO时， UR1UCO, UR22 1UCO。
注：当5脚不加控制电压时，通常经过一个0.01µF的电容接地，
以抑制干扰。
精选ppt
8
6.2 555定时器
U CC
RD
异步清零端
阈值输入端
U CO
u6
(TH)
u2
(TR)
触发输入端
放电端
8
4
U R1 5
6
5k
＋ －
C1
G1
R &Q
2 U R2
5k
＋ －
C2
&
S
Q
G2
&
G3
5k
VT
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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。
(d)锯齿波
精选ppt
2
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。
脉冲整形、变换电路——单稳态触发器 施密特触发器；
脉冲产生电路——多谐振荡器；
由外界触发
暂稳态
自动返回
稳定状态
恢复期 稳定状态
精选ppt
13
6.3 单稳态触发器
一、门电路构成的单稳态触发器
vo1
vo
≥1
1
Cd vd Rd
C vi2
R
VDD
精选ppt
14
6.3 单稳态触发器
二、555定时器构成的单稳态触发器
UCC R
84
uC uI
7
6 555
2
3
uo
C15 0.01μF
5脚经过0.01µF电容接地，则 U 精选ppt
uI
1 3
UCC
），电路进入暂
时，uO＝0，暂稳态结束。
17
6.3 单稳态触发器
1.工作原理
③恢复期：
VT导通，电容C迅速放电，直到使uC≈0，电路又恢复
到稳态。
精选ppt
18
6.3 单稳态触发器
当uO＝1时，VT截止。
精选ppt
10
6.2 555定时器
二、555定时器的功能
定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放 电管VT状态的控制。
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
＋ －
C2
&
S
Q
G2
&
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5k
VT
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1
1
3
uo
G4
5脚不外接控制电压。 精选ppt
11
6.2 555定时器
5脚不接控制电压，则
UR1
2 3
UCC
，
UR2
1 3
UCC。
555定时器功能表
RD
0 1 1 1
输入
输出
u6 ×
2 3 U CC
2 3 U CC
2 3 U CC
u2
×
1 3 U CC
1 3 U CC
精31选pUptCC
uO 0 1 0 不变
VT 导通 截止 导通 不变
12
6.3 单稳态触发器
单稳态触发器是一种常用的脉冲整形电路，简称单稳。
工作特性： ① 它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 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，电路能自动返回稳态； ③ 暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路自 身参数，与外界触发脉冲无关。
脉冲波形产生与整形电路多是由RC充放电电路构成的。
C
UC(t )
UC(t)
S
R
U
UT
UC(0+) tM 0
UC(∞ ) t
① 开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关
定理UC(0+)=UC(0-)。
② 充电暂态过程结束后，流过电容器的电流iC(∞)为0，即
电容器相当于开路。
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5
6.1 概述
6.1 概述 6.2 555定时器 6.3 单稳态触发器 6.4 施密特触发器 6.5 多谐振荡器
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6.1 概述
一、脉冲信号
脉冲是脉动和短促的意思，凡是具有不连续波形的信 号均可称为脉冲信号。广义讲，各种非正弦信号都是脉冲 信号。
(a)矩形波
(b)方波
(c)尖脉冲
一、555定时器的电路结构
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
U CC
RD
8
U R1 5 6
2 U R2
5k
＋ －
C1
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＋ －
C2
5k VT
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U CC 放电端
u6
U CO
7
6.2 555定时器
电压控制端
多用途的定时电路——555定时器。
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6.1 概述
二、脉冲信号的参数
上升时间
下降时间
tr 0.9 Um 0.5 Um 0.1 Um
tf t W脉冲宽度
脉
Um
冲 幅
度
T
脉冲周期
矩形脉冲信号的主要参数
占空比D－－脉冲宽度与脉精冲选p周pt 期的比值，D＝tW/T 。
4
6.1 概述
三、脉冲产生电路的暂态分析
UC(t )
UT
UC(∞ )
UC(0+) tW
0
t
③ 电路的时间常数τ=RC，τ决定了暂态时间的长短。根据
三要素公式，可以得到电压随时间变化的方程为
u C ( t) U C ( ) [ U C ( 0 ) U C ( )e ] t/
④令uC(tW)=UT，则从暂态过程的起始值UC(0+)变到UT所经历 的时间tW（脉冲宽度）可用下式计算：
tWR1 CnUC U 精(C 选(p) pt)U C U (T 0)
6
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。
00 01 10
不定 0 1
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6.2 555定时器
U CC
RD
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
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＋ －
C1
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R &Q
2 U R2
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4.放电三极管
VT是一个集电极开路的放电三极管。
当uO＝0时，VT导通；
R1
2 3 UCC
，UR2
1 3
UCC
。 15
6.3 单稳态触发器
1.工作原理
①稳态：
无触发信号时，uI为高电平。电容先充电后放电，
当uC＝0时，电路进入稳精选态ppt：uO＝0。
16
6.3 单稳态触发器
1.工作原理
②暂稳态：
u2触发脉冲下降沿到达时（
稳态，uO＝1。当
2 uC 3精U选CppCt
U CC
RD
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U CO
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(TH )
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放电端
U R1 5
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5k ＋－C1
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2 U R2
5k ＋－C2
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1
1.分压器
①5脚悬空时，
UR1
2 3 UCC
，UR2
1 3 UCC
；
②5脚外接控制电压UCO时， UR1UCO, UR22 1UCO。
注：当5脚不加控制电压时，通常经过一个0.01µF的电容接地，
以抑制干扰。
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6.2 555定时器
U CC
RD
异步清零端
阈值输入端
U CO
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(TH)
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(TR)
触发输入端
放电端
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R &Q
2 U R2
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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。
(d)锯齿波
精选ppt
2
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。
脉冲整形、变换电路——单稳态触发器 施密特触发器；
脉冲产生电路——多谐振荡器；
由外界触发
暂稳态
自动返回
稳定状态
恢复期 稳定状态
精选ppt
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6.3 单稳态触发器
一、门电路构成的单稳态触发器
vo1
vo
≥1
1
Cd vd Rd
C vi2
R
VDD
精选ppt
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6.3 单稳态触发器
二、555定时器构成的单稳态触发器
UCC R
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uC uI
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C15 0.01μF
5脚经过0.01µF电容接地，则 U 精选ppt
uI
1 3
UCC
），电路进入暂
时，uO＝0，暂稳态结束。
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6.3 单稳态触发器
1.工作原理
③恢复期：
VT导通，电容C迅速放电，直到使uC≈0，电路又恢复
到稳态。
精选ppt
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6.3 单稳态触发器
当uO＝1时，VT截止。
精选ppt
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6.2 555定时器
二、555定时器的功能
定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放 电管VT状态的控制。
U CC
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U CO
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(TH )
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(TR)
放电端
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U R1 5
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C1
G1
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2 U R2
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S
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G3
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5脚不外接控制电压。 精选ppt
11
6.2 555定时器
5脚不接控制电压，则
UR1
2 3
UCC
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1 3
UCC。
555定时器功能表
RD
0 1 1 1
输入
输出
u6 ×
2 3 U CC
2 3 U CC
2 3 U CC
u2
×
1 3 U CC
1 3 U CC
精31选pUptCC
uO 0 1 0 不变
VT 导通 截止 导通 不变
12
6.3 单稳态触发器
单稳态触发器是一种常用的脉冲整形电路，简称单稳。
工作特性： ① 它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 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，电路能自动返回稳态； ③ 暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路自 身参数，与外界触发脉冲无关。
脉冲波形产生与整形电路多是由RC充放电电路构成的。
C
UC(t )
UC(t)
S
R
U
UT
UC(0+) tM 0
UC(∞ ) t
① 开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关
定理UC(0+)=UC(0-)。
② 充电暂态过程结束后，流过电容器的电流iC(∞)为0，即
电容器相当于开路。
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