脉冲单元电路.

第十章脉冲单元电路从广义上说，凡是不具有连续正弦形状的信号都可称为脉冲信号，如矩形波、三角波、锯齿波等。脉冲单元电路就是用来产生、变换、整形脉冲信号的电路。脉冲单元电路的组成有三种形式：•由分立元件（三极管、R、L、C器件）组成。（不讲）•由集成逻辑门及R、L、C器件组成。•由专用集成电路及R、L、C器件组成。脉冲单元电路的主要形式为：•施密特触发器•单稳态触发器•多谐振荡器第一节分立元件脉冲单元电路（自学）由于课时有限，这一节的内容我们不讲了。同学们有时间自己看一下。用分立元件构成脉冲单元电路是脉冲电路的基础，在实际应用中经常有用分立元件构成脉冲电路的例子。分立元件脉冲电路中，三极管基本上是作为反相器来使用的，通常都构成正反馈耦合回路，完成不同的功能。第二节集成门构成的脉冲单元电路1、用两级CMOS反相器构成的施密特触发器下面我们分析该施密特触发器的工作特点。通过上述分析，我们得到了施密特触发器发生翻转时的触发电平。我们发现从0到1的触发电平V+不等于从1到0的触发电平V-，V+V-这就是施密特触发器的特点：“对于正向和负向增长的输入信号，电路具有不同的阈值电平。”我们把VT+和VT-之差称为回差电压Vd=VT+-VT-2、用TTL门构成的施密特触发器与CMOS的分析方法类似，这里就不再详细推导了。其中二极管的作用是抬高VI使G1导通的电压，也可以保证回差不小于阈值电压。施密特电路的特性也称为滞回特性、滞后特性。3、集成施密特触发器施密特触发器作为一种对输入信号的处理方式，一般与反相器，与非门串联使用。构成具有施密特触发器输入的反相器和与非门等。常用的CMOS施密特反相器芯片有40106，与非门有14093。常用的TTL施密特反相器有LS14，与非门有LS132。内部电路自己看一下，总的特点仍然是当输入正向增长时使其门槛较高，VT+较大；负向增长时门槛自动降低，使VT-较小。我们可以通过下面的数值表，了解CMOS和TTL电路的工作电压和回差范围。二、集成门构成的单稳态触发器前几章我们学过的触发器，都叫双稳态触发器，因为它们都有两个稳定的状态。我们可以任意改变它们的状态，而我们希望它们保持不变时，它们可以稳定地保持。单稳态触发器就不同了，当我们通过触发信号使它们产生翻转后，它们不能一直保持下去，而是在一定时间后，又回到原先的状态。利用单稳态触发器，我们可以制作出许多有用的电路，如自动楼道灯、自动门、自动冲水器等。单稳态平时所处的状态称为常态，触发后暂时经历的状态叫暂态。下面我们对单稳态电路进行分析。1、微分型R1应较大R应较小大于2.5k64R910分析：（1）稳态VI=1，无论V02为1为0，最终结果：V01=0V02=1电容C放空（2）暂态VI=0负脉冲开始，V1跟随=0，V01=1V2跟随=1，V02翻转=0，暂态开始。此后V01沿R、C充电，V2逐渐下降，最终V02=1，恢复稳态值，暂态结束。（3）恢复期此时V01不为0，要使其=0，才真正回常态。各时刻各点电压值的推导见书。各点电压波形负沿触发见右图。微分型指R、C的为微分连接。输入端的C1和R1也是微分电路，其作用是使V1在触发后能够回高，与VI低电平宽度无关。2、积分型单稳态触发器将R、C接为积分方式，就构成积分型正沿触发单稳态触发器。3、用施密特触发器构成单稳态触发器利用施密特触发器的回差，产生暂态脉冲宽度。4、暂态脉宽TW的计算暂态的持续时间是由RC充放电回路决定的。假设暂态起始时刻的电压为V（0+），暂态结束时刻的电压为V（TW），充放电的最终电压为V（）。则V（）—V（0+）TW=RCln——————————V（）—V（TW）三、集成单稳态触发器无论是TTL电路，还是CMOS电路，都有一些现成的单稳态触发器芯片。如LS121、LS221非可重复触发型、LS122、LS123、MC14538可重复触发型。什么是可重复触发和非可重复触发呢？非可重复触发的单稳态触发一经触发进入暂态后，不再响应新的触发，直到本次暂态结束，才能再次触发。暂态不能重叠，“一次算一次”。可重复触发的单稳态触发一经触发进入暂态后，任何时候再次触发，重新进入暂态。“随时重来”。集成单稳态触发器虽然各不相同，但基本形式是一样的：外接定时元件电容C，电阻R（有的内含电阻）。触发信号的形式可以有多种，正沿触发、负沿触发具有两个对称互补输出端Q和/Q上述集成单稳态触发器的定时周期通常在几十纳秒到数百毫秒之间。四、集成门构成的多谐振荡器多谐振荡器又称无稳态振荡器，它也有两个状态，但它不能稳定于任何一个状态，而是在两者之间来回转换，所以它的输出不会是恒高或恒低，而是矩形波。所以多谐振荡器常常作为方波发生器。1、电容正反馈多谐振荡器VDDGNDGNDVDD两个暂态时间的计算：仍然是根据RC充放电的标准公式来计算：Vd（最终）—Vd（暂态开始）TW=RCln——————————————Vd（最终）—Vd（暂态结束）对放电周期：Vd（最终）=0.3vVd（暂态开始）=4.3vVd（暂态结束）=1.4v对充电周期：Vd（最终）=3.6vVd（暂态开始）=-1.8vVd（暂态结束）=1.4v2、晶体稳频的多谐振荡器晶体具有极高的频率稳定性，当外接信号的振荡频率与晶体的固有频率一致时，它的电抗值很小；稍有偏离则迅速增大。因此利用晶体作为反馈回路，可以得到很高的频率稳定性。电源电压、温度变化对晶体振荡器影响较小。3、由施密特触发器构成的多谐振荡器第三节555定时器及其应用555定时器是一种常用的定时器集成电路芯片。它可以制作出多种多样的实用电路。本节我们用它来实现前面学过的三种典型脉冲电路。一、555定时器的内部结构二、用555定时器构成施密特触发器三、用555定时器构成单稳态触发器四、用555定时器构成多谐振荡器第十章作业7、8、9、10、计算R1、R2、C值可以假设C=0.01u