第六章脉冲波形的产生和整形.

《数字电子技术基础》《数字电子技术基础》电子课件郑州大学电子信息工程学院2019年12月18日《数字电子技术基础》第六章脉冲波形的产生和整形《数字电子技术基础》6.1概述一、获取矩形脉冲的方法有：1、利用多谐振荡器直接产生2、利用波形整形电路产生二、描述矩形脉冲特性的主要参数《数字电子技术基础》6.2555定时器6.2.1555定时器的电路结构由电压比较器（C1,C2）、基本RS触发器、OC输出的三级管（TD）三部分组成《数字电子技术基础》输入输出0XX0导通10导通1不变不变11截止11截止CCV32CCV31CCV32CCV32CCV32CCV31CCV31CCV31DR1IV2IVOVDT6.2.2555定时器的功能《数字电子技术基础》6.3施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路）6.3.1施密特触发器的特点•有两个稳定状态•是一种电平触发器，能将变化缓慢的信号变换成边沿陡峭的矩形波•电路具有回差性，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《数字电子技术基础》6.3.2用门电路组成的施密特触发器21210RRVVVVVDDTHOLDDOH，且，，一、CMOS门电路组成的施密特触发器《数字电子技术基础》OO'ITH'IIOIVVVVV,VVV100大区，故时，进入传输特性的放至当。时，当OHOVV使电路迅速跳变到THTIITH'IV)RR(VVVRRRVV212121V1上升过程《数字电子技术基础》OO'ITH'IIOIVVVVV,VVV111大区，故时，进入传输特性的放至当。时，当OLOVV使电路迅速跳变到THTIIIDDTH'IV)RR(VVVRRR)VV(VV212111V1下降过程《数字电子技术基础》THTIV)RR(VV211THTIV)RR(VV211同相反相《数字电子技术基础》二、TTL门电路组成的施密特触发器V1上升过程：V2下降过程：回差电压：212DTTH'I)(RRRVVVvDTH221TVVRRRVTHTVVDTH21TTTVVRRVVV《数字电子技术基础》6.3.3555定时器构成的施密特触发器电路结构工作波形电压传输特性《数字电子技术基础》例：在如图6.3.4所示的电路中，如果电源电压VCC等于9V，试求出VT+、VT-回差电压；若输入如图所示的波形时，输出端的波形怎样变化？如果从控制输入端VCO加入8V的电压，重新回答上述问题。解：（1）控制输入端不使用VCO时VT+=6V，VT-=3V，ΔVT=3V，输出端的波形如图（a）所示。（2）控制输入端VCO使用时，VT+=8V，VT-=4V，ΔVT=4V，输出端的波形如图（b）所示。《数字电子技术基础》6.3.4集成施密特触发器器件实例74132¼片74132内部连接线外引线管脚排列图《数字电子技术基础》6.3.5施密特触发器的应用一、脉冲整形《数字电子技术基础》二、波形变换三、脉冲鉴幅《数字电子技术基础》四、555定时器构成的施密特触发器用作光控路灯开关《数字电子技术基础》6.4单稳态触发器6.4.1单稳态触发器的特点：①有一个稳态和一个暂稳态②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数《数字电子技术基础》6.4.2用门电路组成的单稳态触发器微分型单稳态触发器)()()0()(lnW2I2I2I2IWtvvvvRCt《数字电子技术基础》《数字电子技术基础》6.4.3用555定时器接成单稳态触发器《数字电子技术基础》保持放电导通充电至截止若通电后保持导通若通电后即可，稳态时，无触发信号：01100321011001311211212QVVCTQVVVCTQQVVVTQ)VV(VCCDCCCCDCCCDCCCI导通稳态：DOIT,V,V01《数字电子技术基础》）已经回到高于时（假定此时充至当CCICCCVVVV3132保持开始放电至导通则01100102121QVVCT,QVVCCDCC开始充电截止则降至只要触发时CT,QVV,VVVDCCCCII1013121《数字电子技术基础》性能参数：暂稳态输出的宽度3320lnRCVVVlnRCtCCCCCCw的宽度有何要求？对IV*的宽度过宽？若IV《数字电子技术基础》是否可以重复触发？导通稳态：DOIT,V,V01开始充电截止则降至只要触发时CT,QVV,VVVDCCCCII1013121《数字电子技术基础》6.4.4集成单稳态触发器一、非重复触发单稳态触发器(74121)《数字电子技术基础》《数字电子技术基础》二、带清除端可重复触发的单稳态触发器74123《数字电子技术基础》6.4.5单稳态触发器的应用一、脉冲整形《数字电子技术基础》二、定时《数字电子技术基础》三、延时例：用74121设计一格控制电路，要求接收触发信号后，延迟2毫秒后继电器才吸合，吸合时间为1毫秒。延时。接收到信号后，滞后2ms定时。定时1msF29.0)101069.0/(231extCF14.0)101069.0/(13ext2C《数字电子技术基础》6.5多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）6.5.1用门电路构成的多谐振荡器一、对称式多谐振荡器工作原理(1)静态（未振荡）时应是不稳定的开始放电。开始充电，电路进入第一个暂稳态迅速跳变为高。迅速跳变为低，而使，则有：有微小由于“扰动”使212122112CC,VVVVVVV)(OOOI!OIITTL反相器的电压传输特性《数字电子技术基础》开始放电。开始充电，电路进入第二个暂稳态迅速跳变为低。迅速跳变为高，而使将起引起如下正反馈：时，再充至当1221112223CC,VVVVVVVV)(OOOIOITHI《数字电子技术基础》电压波形《数字电子技术基础》振荡频率计算的时间从充电开始到充至的时间从充电开始到充至THITHIVVVVT2121212FEFFOHBECCOHER//RR*RRR)VVV(VV*THEIKEEVVVVlnCRT2《数字电子技术基础》二、非对称式多谐振荡器工作原理（CMOS）12122111IOOOIIIV,CVVVVVV)(开始放电电路进入第一个暂稳态高。迅速低，而迅速使，则有：有微小由于“扰动”使12122112IOOOIITHIV,CVVVVVVV)(开始充电电路进入第二个暂稳态低。迅速高，而迅速使，则有：至又返回第一个暂稳态。至当,VV)(THI13《数字电子技术基础》电压波形THDDTHTHDDTHWVVVC:TVVVC:TTTT充至充电，从放至放电，从脉冲宽度计算：2121)t()()()(wVVVVlnRCt0《数字电子技术基础》6.5.2石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器的振荡频率有石英晶体的大小，几何形状及材料决定，与外接电容和电阻无关，具有极高的频率稳定性《数字电子技术基础》6.5.3用施密特触发器构成的多谐振荡器TDDTDDTDDTDDVVVVlnRCVVVVlnRCTTT21TDDTDDTDDTDDVVVVlnCRVVVVlnCRTTT1221《数字电子技术基础》6.5.4用555接成多谐振荡器《数字电子技术基础》用555接成多谐触发器的参数计算TTTCCTCCVVlnCRVVVVlnC)RR(TTT0021221%RRRRq5022121如希望q50%?《数字电子技术基础》212RRRq《数字电子技术基础》*6.5.5压控振荡器特点：频率可控，振荡频率随输入控制电压的变化而变化一、施密特触发器型压控振荡器《数字电子技术基础》器件实例LM566ICCTextext0Text1222vVVCRIVCTT振荡周期振荡频率CCextextICC)(21VCRvVTf《数字电子技术基础》二、电容交叉充、放电型压控振荡器电路中各点电压波形0DFTHext1)(22IVVCTT)(21DFTHext0VVCITf《数字电子技术基础》器件实例CC404610KΩ~1MΩ《数字电子技术基础》三、定时器型压控振荡器器件实例LM331《数字电子技术基础》6.5.6多谐振荡器的应用一、延时报警器《数字电子技术基础》二、救护车扬声器发音电路《数字电子技术基础》三、温度/频率变换器热敏电阻)1(OLTRRV9.1REFIVv)1(09.209.2OTTREFSLTTREFSTRCRVRRCRVRf2OTTREFSOTT)]1(09.2[))(09.2()(TRCRVRRCRTddf变换器的灵敏度VO的频率