脉冲基础知识和反相器

[例1] RC电路中，R = 20 k，C = 200 pF，若输入f = 10 kHz的 连续方波，问此RC电路是微分电路，还是一般阻容耦合电路？
解 (1) 求电路时间常数 = RC = 20 103 200 1012s = 4 106 s= 4 µs
(2) 求方波的脉冲宽度
tp T 2 2 1 f 2 1 1 0 13s 3 5 1 5 0 s 5 0 s
(3) 结论：因 ≤ 1/5 *tp ，所以是微分电路。
[例2] RC电路中，若C = 0.1 F，输入脉冲宽度tp = 0.5 ms，要构成积分 电路，电阻R至少应为多少？
解 构成积分电路必须 = RC ≥3tp
R3C tp3 0.0 1. 51 1 0 6 0 315 k
R ≥15 k；所以R值至少为15 k。
11.2 晶体管开关特性
在脉冲电路中，经常把二极管和三极管作为“开关”使用。
开关作用：当二极管正向导通或三极管饱和导通时，相当于一个“开关”处 于接通状态；反之，当二极管和三极管截止时，相当于“开关”处于断开状态。
开关作用的应用：控制脉冲电路中脉冲信号的产生、变换和传递。
开关特性：
指二极管和三极管在截止状态和导通状态时的静态特性以及他们在截 止和导通两种状态相互转换时所需开关时间的动态特性。
2．特点：由于C两端电压不能突变，所以在充、放电时必须经历一个 过渡过程。
3.结论：(1) 充放电时电容两端电压、电流呈指数规律变化。 (2) 充放电的速度与时间常数 有关， = R C，单位为s。 越大，充放电越慢； 越小，充放电越快。
4、电容的冲放电：（实验证明）
（1）当t = 0.7 时，充电电压 为VG的一半；放电电压为电容器 两端电压VC的一半； （2）当t = (3 ~ 5) 时，充 放电过程基本结束
Vo=VI-Vc=0-Vc= -Vm.
Vo突跳到-Vm
电容C放电，Vc随指数规律减小， Vo形成一个负的尖峰波。
特点：输出脉冲反映了输入脉冲的变化部分。
“突出变化量，压低恒压量”
（三）RC积分电路：
1、电路：
2、电路特点： (1) VO取自RC电路的电容C两端。即Vo = vC； (2) >> tp，通常 ≥ 3tp；（满足条件）
5、RC电路的主要应用：波形变换。常用电路有微分电路、积分电路。
（二）RC微分电路：
1．电路组成 ：
2．电路特点：
v v (1) 输出信号取自RC电路中的电阻R两端。即 O= R
(2) 时间常数 << tp，通常取 ≤ 1/5 *tp (满足条件)
3、电路功能：
矩形波变换成尖峰波
检出电路的变化量
11.1脉冲基础知识
一、脉冲的概念和波形
1、脉冲技术的应用：已经广泛地应用在电子计算机、自 动控制、遥控遥测、电视、雷达和广播通信等许多领域。
脉冲技术是电子技术的重要组成部分，应用广泛。
2、脉冲信号： （简称：脉冲） 指瞬间突然变化、作用时间极端的电压或电流。 3、常见脉冲波形
二、矩形脉冲波： 脉冲技术中最常使用的就 是矩形脉冲波，简称矩形波。 1、理想矩形波： 特点： 1、上升沿、下降沿陡直 2、顶部平坦
四、RC脉冲分压器：
1、在低频放大器中，信号的衰减常用电阻分压器来实现；在脉冲电路 中，若采用电阻分压器，由于存在分布电容和负载电容(统称寄生电容Co)， 传输脉冲信号就会产生失真。
2、脉冲分压器 ：
（1）电路：
（2）特点：R1两端并联一补偿电容C1。C1最佳值为：C1
R2 R1
C0
C1要适当：过小，欠补偿；过大，过补偿。补偿电容对输出波形的影响如图
4、工作原理：
（1）t=t1瞬间：VI突跳到Vm, Vo=VI-Vc,
因Vc=0，所以 Vo=Vm Vo突跳到Vm
（2）t1-t2时刻： VI平顶阶段，电容C充电，Vc随指数规律增大，很快到Vm； Vo=VI-Vc,所以Vo随指数规律减小,很快到0。
Vo形成一个正的尖峰波
（3）t=t2瞬间： VI突跳到0,输入端相当于短路，Vc不能突变，仍是Vm;
第十一章 脉冲基础知识和反相器
教学重点 1．了解脉冲的基本概念与主要参数。 2．理解微分电路、积分电路、脉冲分压器的基本原理， 掌握微、积分电路工作条件和作用。 3．了解二极管、三极管的开关特性及其应用。 4．理解反相器的工作原理。
教学难点
1．RC电路的过渡过程。
2．三极管开关作用。 3．MOS管反相器的工作原理。
2、实际的矩形波：
特点：
1、上升沿和下降沿不可能绝对陡直 原因：跳变总需要一定时间
2、顶部不可能绝对平坦 原因：顶部的延续时间后期幅
度总会有所降落。
3、矩形脉冲电压波形参数：
(1) 幅度Vm ：脉冲电压变化的最大值。
(2) 上升时间t r ：脉冲从幅度的10%
处上升到幅度的90%处所需时间。
t (3) 下降时间 f ：脉冲从幅度的90% 处下
降到幅度的10%处所需的时间。
t (4) 脉冲宽度 p ：定义为前沿和后沿幅度为50%处的宽度。
(5) 脉冲周期T ： 对周期性脉冲，相邻两脉冲波对应点
间相隔的时间。 周期的倒数为脉冲的频率f
f1 T
4、矩形波的分解：
（1）波形的合成：
（2）矩形波的分解：（反向思考！） 谐波分量越多，பைடு நூலகம்近于矩形
矩形波可由基波和多次谐波叠加而成。基波的频率与矩形波相同， 谐波的频率为基波的整数倍。
矩形波的数学表达式为：
上升沿下降沿陡直矩形
vA sin 0t) (A 3si3n 0t)(5 A si5n 0t)( 波，谐高次波谐成波分频多率。高且
几个概念：基波、谐波、多谐波、谐波分量
三、RC微分电路和积分电路：
（一）RC电路 ：
1．RC电路：电阻R和电容器C构成的简单电路。是脉冲电路的基础。
3、功能：将矩形波转换成锯齿波(三角波)
4、工作原理：
（1）t1—t2时刻： VI = Vm ,C充电，Vo= Vc以指数规律缓慢( >> tp)上升；
（2）t 2= t3时刻：VI = 0,C放电，Vo = Vc以指数规律下降；
特点：“突出恒压量，压低变化量”
与微分电路相反
5、应用： (1) 应用“积分延时”现象，把跳变电压“延缓”。 (2) 从宽窄不同的脉冲串中，把宽脉冲选出来。