脉冲波形的产生和整形(2)

脉冲波形的产生和整形 vA
VT
VOH
输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同电路状
设反相器G1和G2均为CMOS门，其阈值电压为VTH＝ VDD/2，输出 高低电平分别为VOH＝ VDD， VOL＝0，且R1< R2
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第10章 脉冲波形的产生和整形
1.工作原理
①当vI＝0时， vo1＝ VOH ， vo＝ VOL≈ 0，此时G1门的输入电压为
vA
R1 R1R2
v0
0
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二 、矩形脉冲特性的描述
通常的矩形脉冲波 形如图10.1.1所示。
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图10.1.1
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第10章 脉冲波形的产生和整形
其中：
图10.1.1
脉冲周期T ：周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。 有时也用频率f＝1/ T表示单位时间内脉冲重复的次数。
脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
vA＝VT
H
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
v0
＝ R2 R1 R2
VT－
R1 R1 R2
VDD
由于VTH＝ VDD / 2，故
VT－＝（ 1RR12)VTH
只要vI<VT-，vo≈0
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第10章 脉冲波形的产生和整形
将VT＋和VT－之间的差值定义为回差电压，用△VT表示，即
VI VT (1RR12)VTH VI VT (1RR12)VTH
③当vI从高电平VDD逐渐下降到 vA＝VTH时，由于也存在正 反馈，即
vA
vo
vo
使电路迅速跳变到 vo＝VOL≈ 0
此时施密特触发器在vI下降时对应输出电压由高电平转为低电平时的输入 电压为VT－，称为负向阈值电压，此时vo＝VDD， G1门的输入电压为
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第10章 脉冲波形的产生和整形
vAR1R 2R2vI R1R 1R2v0
(a）同相输出
（b）反相输出
图10.2.3 由CMOS反相器构成的施密特触发器的电压传输特性
VDDvI
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vo
VOH
VT
第10章 脉冲波形的产生和整形
vA
VT
VOH
图10.2.3(a)是以vo做为 输出的， vo和vI同相
位；而图10.2.3(b)是
VOL
0 VT－
VOL
VTH VT＋ VDD vI
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第10章 脉冲波形的产生和整形
本章内容
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定时器及其应用
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第10章 脉冲波形的产生和整形
10.1 概述
一、 产生矩形脉冲的途径
1. 利用各种形式的多谐振荡器电路； 2. 通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换成符合要求的矩形脉冲。
VT＝ VT＋ － VT－2R R1 2VTH
施密特触发器的电压传输特性 为图10.2.2所示
图10.2.2
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第10章 脉冲波形的产生和整形
施密特触发器的两个输出电 压传输特性为图10.2.3所示
vo
VOH
VT
vA
VT
VOH
VOL
0 VT－
VOL
VTH VT＋ VDD vI
0 VT－
VTH VT＋
0 VT－
VTH VT＋
(a）同相输出
（b）反相输出
图10.2.3 由CMOS反相器构成的施密特触发器的电压传输特性
VDDvI
以v A做为输出的, v A 和vI反相位。另通过 调节R1和R2的比值， 可调节VT＋、VT－和 回差电压△VT的大小
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vo
2.施密特触发器的主要特点：VT
VOH
第10章
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第10章 脉冲波形的产生和整形
10.2.1 用门电路组成的施密特触发器
将两极反相器串接起来，通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入 端就够成施密特触发器电路，其电路及其图形符号如图10.2.1所示。
R2
vI
R1
1 vo1 1
vI G1
G2
vI
vo
vI
vo
vo vo
（a） 电路
图6.2.1 用CMOS反图相1器0.2构.1 成的施密特触发器
第一：输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平， 与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同；
第二：在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形 的边沿变得很陡。
注：利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢地信号波形整形为边沿陡峭的 矩形波，而且可以将叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
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第10章 脉冲波形的产生和整形
图10.1.1 脉冲宽度tW：从脉冲前沿到达0.5Vm起，到脉冲后沿到达0.5Vm为
止的一段时间。 上升时间tr ：脉冲上升沿从0.1Vm上升到 0.9Vm所需要的时间
下降时间tf ：脉冲下降沿从0.9Vm 下降到 0.1Vm所需要的时间
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第10章 脉冲波形的产生和整形
第10章 脉冲波形的产生和整形
第十章 脉冲波形的产生和整形
内容提要
本章主要介绍矩形波的产生和整形电路。在矩形波产生电路中介 绍几种常用的多谐振荡器－对称式和非对称多谐振荡器、环形振荡器 以及用施密特触发器和555定时器构成的多谐振荡器等。此外对几种 不同类型的压控振荡器也做了介绍。在整形电路中，介绍了施密特触 发器和单稳态触发器。本章也讨论了最常用的555定时器及其所构成 的施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路及工作原理。
图10.1.1
占空比q ：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q ＝ tw /T
注：在脉冲整型或产生电路用于数字系统时，有时对脉冲有些 特殊要求，如脉冲周期和幅度的稳定性等，这时需要另增加一 些参数来描述脉冲。
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第10章 脉冲波形的产生和整形
10.2 施密特触发器（Schmitt Trigger）
施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路，它具有下面两个 性能特点：
设施密特触发器在输入信号vI正向增加时的门槛电压（阈值电压）为 VT＋, 称为正向阈值电压，此时vo＝0， G1门的输入电压为
vAVTH ＝R1R2R2VT
VT ＝
R1 R2 R1
VTH
＝（1
R2 R1
) V TH
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第10章 脉冲波形的产生和整形
当vA>VTH时，电路状态维持在 vo＝VOH＝ VDD不变
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第10章 脉冲波形的产生和整形
②当vI 从0逐渐升高到使得vA＝VTH时，反相 器进入电压传输特性的放大区（转折区）， 故vA的增加，会引起下面的正反馈，即
vA
vo1
vo
使电路迅速跳变到 vo＝VOH≈ VDD
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由叠加原理得
第10章 脉冲波形的产生和整形
vAR1R 2R2vI R1R 1R2v0