第10章脉冲波形的产生与变换详解

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脉冲宽度要窄
0
0
11 0
暂稳态至稳态
暂稳态期间，电源经电
阻 R 和 门 G1 对 电 容 C 充 电 ， vI2
升高，当vI2=VTH时，vO下降， vO1上升，但使vI2再次升高， 最终vO1=1，vO=0。
tW=0.69RC
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积分型单稳态触发器
* 稳态下：VI 0,VO 1, (VO1 VOH ),VA VOH； *VI 后，VO 0, 进入暂稳态，VO1 0,C开始放电；
第10章 脉冲波形的产生与变换 结束
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10.1 概述 10.2 施密特触发器 10.3 单稳态触发器 10.4 多谐振荡器 10.5 555定时器
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10.1 概述
矩形脉冲信 号的获取方 法有两种：
产生:不用信号源，加上电源自 激振荡，直接产生波形。
整形:输入信号源进行整形.
脉冲产生电路:多谐振荡器
②工作不需要外加信号源，只需要电源。
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§10.4.1 对称式多谐振荡器
T≈1.3RFC
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§10.4.2 非对称式多谐振荡器
T≈2.2RFC
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§10.4.3 环形振荡器
T=2ntpd
1
1
0 1
0 1
0 1 0
1
0
0
利用延迟负反馈产生振荡。将任何大于、 等于3的奇数个反相器首尾相连接成环形电路， 都能产生自激振荡。电路简单，但不实用。
3、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的 参数与触发脉冲无关。
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§10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器
单稳态触发器因为电路具有一个稳定 状态而得名。它由两个门电路、一个RC电路组 成。它的暂稳态通常都是靠RC电路的充、放电 过程来维持的，根据RC电路的不同接法，分为 微分型和积分型。
脉冲整形（变换）电路:施密特触发器、单稳态触发器
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上升时间tr
脉冲宽度
tW
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下降时间 tf
占空比： q tW / T
脉冲幅度 Vm
脉冲周期T
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10.2 施密特触发器
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。
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)VTH
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滞回电压传输特性，即输入电压的上升过程和下降过 程的阈值电平不同。这是施密特触发器固有的特性。
正向阈值电压
同相输出的施密特触发器
负向阈值电压
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反相输出的施密特触发器
回差电压：ΔVT＝ VT＋－VT－ 6
§10.2.3 施密特触发器的应用
1.用于波形变换：
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10.4 多谐振荡器
多谐振荡器又称无稳电路，主要用于产生各种 方波或时间脉冲信号。它是一种自激振荡器，在接 通电源之后，不需要外加触发信号，便能自动地产 生矩形脉冲波。由于矩形脉冲波中含有丰富的高次 谐波分量，所以习惯上又把矩形波振荡器称为多谐 振荡器。
性能特点：
①没有稳态，有两个暂稳态。
*当放至VA VTH 后，VO 1, 返回稳态； *VI 后，C重新充电至VOH ,恢复初始态；
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§10.3.2 集成单稳态触发器
tW=0.69RextCext
Rext取值在2~30kΩ之间，Cext取值在10pF~10ụF之间，
得到的tw的范围可达20ns~200ns.也可使用内部电阻Rint取代外接电阻
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§10.4.4 施密特触发器构成的多谐振荡器
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§10.4.5Fra Baidu bibliotek石英晶体多谐振荡器
在许多应用场合下都对多谐振荡器的振 荡频率稳定性有严格的要求。前面几种电路频率 稳定性不是很高。在对频率稳定性有较高要求时， 应采用石英晶体多谐振荡器。
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§10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
设G1、G2阈值电压
VTH≈VDD/2，
01
10
01
R1<R2（否则电
路进入自锁状态,
不能正常工作）
vIvI 1 0
vIvI vAvA vOv1O1 vOvO
vA
VTH
RV1TR2R2(1VT
R1 R2
)VVTTH
R1
R2 R2
VTH
(1
R1 R2
Rext，以简化外部接线。但是由于Rint不大，约为2kΩ,故若希望得到
较宽脉冲时，仍需使用外接电阻。
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图10.3.10
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外接电阻 （下降沿触发）
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内部电阻 （上升沿触发）
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目前使用的集成单稳态触 发器有不可重复触发型和可重复 触发型两种。不可重复触发的单 稳态触发器一旦被触发进入暂稳 态后，再加入触发脉冲不会影响 电路的工作过程，必须在暂稳态 结束后，才接受下一个触发脉冲 而转入暂稳态。可重复触发的单 稳态触发器进入暂稳态后，如果 再次加入触发脉冲，电路将重新 被触发，使输出脉冲再继续维持
一个tW宽度。
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不可重复触发型
可重复触发型
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§10.3.3 单稳态触发器的应用
1、定时
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只有在脉冲宽度 tpo
内的信号才能通过。 22
2、延时与整形
可将脉 冲宽度不等的矩 形脉冲整形成脉 冲宽度相等的矩 形波。
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3、消除噪声
通常噪声多表现为尖脉冲，宽度较窄，而有用的信号都具有 一定的宽度。因此，利用单稳态电路，将输出脉宽调节到大 于噪声宽度而小于信号宽度即可消除噪声。
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2. 用 于 脉 冲 整 形：
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3. 用 于 脉 冲 鉴 幅：
施202密0/9/3特0 触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出。
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4.用于构成多谐振荡器：
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10.3 单稳态触发器
工作特点：
1、电路中有一个稳态和一个暂稳态两个工作状态；
2、在外界触发脉冲作用下，电路能从稳态翻 转至暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动翻 转至稳态；
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微分型单稳态触发器
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0
0
01 1
稳态
没有触发器电平时，
vI为低电平，vO为低电
平2020，/9/30vO1为高电平。
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1
0
1
0
1
稳态至暂稳态
当vI正跳变时，vO1由高
到低，vI2为低电平。于是vO
为高电平。即使vI 触发器信
号撤除，由于vO的作用，vO1
仍可为低电平。
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