脉冲产生整形电路
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15
6.3.1 单稳态触发器工作特点
一、电路组成及工作原理
8 +VCC
4
R5
01
& Q10 1 3
6
1
uI
2
u01O & 01
1
Q
7
uC
C1 TD 导饱截通和止
uuCI与与 2VVCCCC/3/3比比较较
暂稳态： TD 截止, Q = 1
稳态： TD 导通, Q = 0
自动
暂稳态 稳态
16
二、工作波形
R
+VCC
uI
C
+ + uC
–
7 6
84
555
3
uO
0.01 F
2
5
1
VCC
uI 0
2VCC/ 3
VCC
uC
0
uO tw
三、主要参数
1. 输出脉冲宽度 tw
uC（0+） = 0, uC（） = VCC ,
uC（tw） = 2VCC / 3
tW1lnu uC C(( )) u uC C((t0W ))
uC（） = VCC R1
tW 11lnuuC C(( ))uuC C((t0W 1)) 1lnV VC CC C 1323V VC CC C1ln2
R2 +
C
+VCC
78 4
6
555
3 5
21
C2
充电时间常数 1= （R1+R2）C
2. C 放电时间 tw2
tW 10.（ 7R 1R 2 ） C
可求得: tW22ln2
555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器 和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。
3
二、555 定时器
1. 电路组成
8
2 3
V
CC
5
+VCC 5 k
6 5 k
4R &Q 1
输出 缓冲
3
uO
2
&
7
1 3
V
CC
5 k
1
uD
TD 晶体管 开关
分压器 比较器 RS 触发器 4
2. 基本功能
8
CO 5 TH 6 TR 2
OUT 3
RD 4
8 VCC 7 DIS
6 TH 5 CO
1）TTL电路 电源: 4.5 16V
2）CMOS电路 电源: 3 18V 带负载能力强。
6
6.2 施密特触发器 （Schmitt Trigger）
7
6.2.1 用555定时器构成的施密特触发器
一、电路组成及工作原理
工作原理 uI
8 +VCC
4
VCC
2 3
VCC
1 3
VCC
5
&Q1 3
OuO
t
6
uI
2
10 &
uO1
+VDD
UOH UOL
O
t
01
TD 7 uO2 uI 上升时与 2VCC/3 比
1
uI 下降时与 VCC/3 比
8
二、滞回特性及主要参数
(一) 滞回特性
uO UOH
回差 电压
UOL
O
UT– 特点:
1 3
V
CC
UT+
uI
2 3
uA
uO
uI uA
C
uO
UT+ UT–
13
6.3 单稳态触发器（Monostable Trigger）
14
单稳态触发器的特点 1.只有两种状态:稳态和暂稳态； 2.外来触发窄脉冲:稳态暂稳态稳态； 3.暂稳态持续时间取决于电路参数，与触发脉冲无关。
用途 1.定时：产生一定宽度的方波。 2.延时：将输入信号延迟一定时间后输出。 3.整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。
V
CC
(二) 主要静态参数
上限阈值电压
UT
2 3 VCC
下限阈值电压
UT
1 3VCC
回差电压
uI 增大时与上限阈值比 uI 减小时与下限阈值比
UT = UT+ – UT–
9
注意：外加 UCO 时，可改变阈值和回差电压。
8 +VCC
4
UCO 5
6
uI
2
1
&Q1 3
uO1
10
&
7
01
TD
UT UCO
UT 12UCO
R1 R1 R2
19
6.4.1 555定时器构成的多谐振荡器
一、电路组成和工作原理
8 +VCC 4
R1
5
R2
6
&Q
2
&
Baidu Nhomakorabea
uC C 7
TD 1
13
uO
uC
2 3
VCC
1 3
VCC
uO
UOH
UOL
R1
+VCC
78 4
R2 +
6555
3 5
21
C1
C2
t
20
t
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
（一） 振荡频率的估算
1. C 充电时间 tw1 uC（0+） = VCC / 3,
放电时间常数 2 = R2C
tW20.7R2C
21
3. 振荡频率 f
2 3
VCC
uC
1 3
VCC
UOH uO
UOL
T
tw1 tw2
tw1= 0.7 (R1+R2) C t tw2 = 0.7R2C
t
振荡周期： T = 0.7（R1+2R2）C 振荡频率： fT 10.7 （ R 1 12R 2 ） C （ R 1 1.2 4 R 2 ） 3C
UT = UT+ – UT–
10
6.2.2 施密特触发器的应用举例 一、接口与整形
1、接口
把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲
正弦波
1
振荡器
2、整形
UT+
输入
UT–
输出
11
二、阈值探测、脉冲展宽
1、阈值探测
输入 输出
UT+ UT–
12
二、阈值探测、脉冲展宽 2、脉冲展宽
集电极开路输出
A
uI
RlC n 31.1RC
2. 恢复时间 tre 很小 2 = RCESC
3. 最高工作频率 fmax
fmaxTm 1i
1 n twtre
17
6.3.2 单稳态触发器应用举例
一、延时与定时
二、整形
1. 延时
uI 1
uO & uO uF
uI
uI
uO tW
uO
2. 定时选通
uF
uO
18
6.4 多谐振荡器 （Astable Multivibrator）
+VCC 5 k
5 k
4R
10 & Q 10
&
5 k 1
13
uO
7
uD
TD
UTH
>2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
UTR
>VCC/3 >VCC/3 <VCC/3
R
uo TD的状态
0 UOL
1
UOL
导通 导通
1 不变 不变
1
UOH
截止
5
3. 555 定时器的外引脚
GND 1
TR 2 555
占空比：
qtT W100.（ 7 .（ 7R R 112R R 2） 2） C C
R1 R2 R1 2R2
5000
22
（二）占空比可调电路
+VCC
R1
78 4
R2
D1
D2 6
555
3 5
uO
C+
21
C2
tw1= 0.7R1C tw2 = 0.7R2C
qtT W1(0.7R0 1. 70 R.17C R2） C
第六章
脉冲产生与整形电路
1
6.1 概述
一、矩形脉冲的基本特性
1. 矩形脉冲的二值性
矩形脉冲 高、低电平
二进制数字信号 1、0
2. 矩形脉冲的特性参数
Um
0.9Um tr
0.5Um
0.1Um
tf
tW T
T — 脉冲周期
Um— 脉冲幅度 tW — 脉冲宽度 tr — 上升时间 tf — 下降时间
2
3. 获得脉冲的方法： 1）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 由多谐振荡器来实现 2）对已有波形（正弦波、锯齿波等）进行整形。 由施密特触发器和单稳态触发器来实现
6.3.1 单稳态触发器工作特点
一、电路组成及工作原理
8 +VCC
4
R5
01
& Q10 1 3
6
1
uI
2
u01O & 01
1
Q
7
uC
C1 TD 导饱截通和止
uuCI与与 2VVCCCC/3/3比比较较
暂稳态： TD 截止, Q = 1
稳态： TD 导通, Q = 0
自动
暂稳态 稳态
16
二、工作波形
R
+VCC
uI
C
+ + uC
–
7 6
84
555
3
uO
0.01 F
2
5
1
VCC
uI 0
2VCC/ 3
VCC
uC
0
uO tw
三、主要参数
1. 输出脉冲宽度 tw
uC（0+） = 0, uC（） = VCC ,
uC（tw） = 2VCC / 3
tW1lnu uC C(( )) u uC C((t0W ))
uC（） = VCC R1
tW 11lnuuC C(( ))uuC C((t0W 1)) 1lnV VC CC C 1323V VC CC C1ln2
R2 +
C
+VCC
78 4
6
555
3 5
21
C2
充电时间常数 1= （R1+R2）C
2. C 放电时间 tw2
tW 10.（ 7R 1R 2 ） C
可求得: tW22ln2
555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器 和单稳态触发器的既经济又简单实用的器件。
3
二、555 定时器
1. 电路组成
8
2 3
V
CC
5
+VCC 5 k
6 5 k
4R &Q 1
输出 缓冲
3
uO
2
&
7
1 3
V
CC
5 k
1
uD
TD 晶体管 开关
分压器 比较器 RS 触发器 4
2. 基本功能
8
CO 5 TH 6 TR 2
OUT 3
RD 4
8 VCC 7 DIS
6 TH 5 CO
1）TTL电路 电源: 4.5 16V
2）CMOS电路 电源: 3 18V 带负载能力强。
6
6.2 施密特触发器 （Schmitt Trigger）
7
6.2.1 用555定时器构成的施密特触发器
一、电路组成及工作原理
工作原理 uI
8 +VCC
4
VCC
2 3
VCC
1 3
VCC
5
&Q1 3
OuO
t
6
uI
2
10 &
uO1
+VDD
UOH UOL
O
t
01
TD 7 uO2 uI 上升时与 2VCC/3 比
1
uI 下降时与 VCC/3 比
8
二、滞回特性及主要参数
(一) 滞回特性
uO UOH
回差 电压
UOL
O
UT– 特点:
1 3
V
CC
UT+
uI
2 3
uA
uO
uI uA
C
uO
UT+ UT–
13
6.3 单稳态触发器（Monostable Trigger）
14
单稳态触发器的特点 1.只有两种状态:稳态和暂稳态； 2.外来触发窄脉冲:稳态暂稳态稳态； 3.暂稳态持续时间取决于电路参数，与触发脉冲无关。
用途 1.定时：产生一定宽度的方波。 2.延时：将输入信号延迟一定时间后输出。 3.整形：把不规则波形变为宽度、幅度都相等的脉冲。
V
CC
(二) 主要静态参数
上限阈值电压
UT
2 3 VCC
下限阈值电压
UT
1 3VCC
回差电压
uI 增大时与上限阈值比 uI 减小时与下限阈值比
UT = UT+ – UT–
9
注意：外加 UCO 时，可改变阈值和回差电压。
8 +VCC
4
UCO 5
6
uI
2
1
&Q1 3
uO1
10
&
7
01
TD
UT UCO
UT 12UCO
R1 R1 R2
19
6.4.1 555定时器构成的多谐振荡器
一、电路组成和工作原理
8 +VCC 4
R1
5
R2
6
&Q
2
&
Baidu Nhomakorabea
uC C 7
TD 1
13
uO
uC
2 3
VCC
1 3
VCC
uO
UOH
UOL
R1
+VCC
78 4
R2 +
6555
3 5
21
C1
C2
t
20
t
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
（一） 振荡频率的估算
1. C 充电时间 tw1 uC（0+） = VCC / 3,
放电时间常数 2 = R2C
tW20.7R2C
21
3. 振荡频率 f
2 3
VCC
uC
1 3
VCC
UOH uO
UOL
T
tw1 tw2
tw1= 0.7 (R1+R2) C t tw2 = 0.7R2C
t
振荡周期： T = 0.7（R1+2R2）C 振荡频率： fT 10.7 （ R 1 12R 2 ） C （ R 1 1.2 4 R 2 ） 3C
UT = UT+ – UT–
10
6.2.2 施密特触发器的应用举例 一、接口与整形
1、接口
把缓变输入信号转换为TTL系统要求的脉冲
正弦波
1
振荡器
2、整形
UT+
输入
UT–
输出
11
二、阈值探测、脉冲展宽
1、阈值探测
输入 输出
UT+ UT–
12
二、阈值探测、脉冲展宽 2、脉冲展宽
集电极开路输出
A
uI
RlC n 31.1RC
2. 恢复时间 tre 很小 2 = RCESC
3. 最高工作频率 fmax
fmaxTm 1i
1 n twtre
17
6.3.2 单稳态触发器应用举例
一、延时与定时
二、整形
1. 延时
uI 1
uO & uO uF
uI
uI
uO tW
uO
2. 定时选通
uF
uO
18
6.4 多谐振荡器 （Astable Multivibrator）
+VCC 5 k
5 k
4R
10 & Q 10
&
5 k 1
13
uO
7
uD
TD
UTH
>2VCC/3 <2VCC/3 <2VCC/3
UTR
>VCC/3 >VCC/3 <VCC/3
R
uo TD的状态
0 UOL
1
UOL
导通 导通
1 不变 不变
1
UOH
截止
5
3. 555 定时器的外引脚
GND 1
TR 2 555
占空比：
qtT W100.（ 7 .（ 7R R 112R R 2） 2） C C
R1 R2 R1 2R2
5000
22
（二）占空比可调电路
+VCC
R1
78 4
R2
D1
D2 6
555
3 5
uO
C+
21
C2
tw1= 0.7R1C tw2 = 0.7R2C
qtT W1(0.7R0 1. 70 R.17C R2） C
第六章
脉冲产生与整形电路
1
6.1 概述
一、矩形脉冲的基本特性
1. 矩形脉冲的二值性
矩形脉冲 高、低电平
二进制数字信号 1、0
2. 矩形脉冲的特性参数
Um
0.9Um tr
0.5Um
0.1Um
tf
tW T
T — 脉冲周期
Um— 脉冲幅度 tW — 脉冲宽度 tr — 上升时间 tf — 下降时间
2
3. 获得脉冲的方法： 1）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。 由多谐振荡器来实现 2）对已有波形（正弦波、锯齿波等）进行整形。 由施密特触发器和单稳态触发器来实现