脉冲波形的变换与产生

9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术4.掌握由555定时器组成的多谐、单稳、施密特触发器电路、工作原理及外接参数及电路指标的计算。1.正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路组成及工作原理。2.掌握多谐、单稳、施密特触发器MSI器件的逻辑功能及主要指标计算。3.掌握555定时器的工作原理。教学基本要求9.脉冲波形的变换与产生9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术①电路在没有触发信号作用时处于一种稳定状态；单稳态触发器的工作特点：②在外来触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态；③由于电路中RC延时环节的作用，暂稳态不能长保持，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间仅与RC参数值有关。9.1单稳态触发器9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术门电路组成的单稳态触发器MSI集成单稳态触发器不可重复触发单稳态触发器可重复触发单稳态触发器用555定时器组成的单稳态触发器按电路形式不同单稳态触发器的分类工作特点划分9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vdvO1vOG2G1CRVDDvIvI2vCRdCdCMOS与非门构成的微分型单稳态触发器CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器稳态为1正脉冲触发稳态为0负脉冲触发9.1.1用门电路组成的微分型单稳态触发器1.电路原理9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术RC电路的分析：“电容两端电压不能突变”微分电路积分电路9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vO1vOG2G1CDRVDDvIvI2vCRdCdvd电路处于一种稳态：o=0c=0a)没有触发信号时，I=0设定CMOS反相器的阈值电压2THDDVV2.以CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器为例001019.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vO1vOG2G1CDRVDDvIvI2vCRdCdvd00101b)外加触发信号dd=VTH时,产生如下正反馈过程：vO↑vI↑vO1↓vI2↓↓↓迅速使o1=0o=1→1→1→0→1→0电路进入暂稳态电容充电I29.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vO1vOG2G1CDRVDDvIvI2vCRdCdvd11010c)电容充电,电路由暂稳态自动返回到稳态I2I2=VTH产生如下正反馈过程：vI2vOvO1迅速使o1=1o=0电容放电c=0→0→0→1→0→1tw9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术tw≈0.7RC（1）输出脉冲宽度tw(2)恢复时间tretre3~5(3)最高工作频率fmax3.主要参数的计算vO1vIvOvI200tttttW0VTHVDDt1t2vd0t0TH0V)()()(tCCClnWRCvC(0+)=0；vC()=VDD=RC,VTH=VDD/2THDDDDw0VVVlnRCt=RCln2rew11ttTfminmax9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术9.1.2集成单稳态触发器(a)vOvItwtw(b)vOvItwtw不可重复触发可重复触发没有被重复触发触发恢复未触发触发再触发恢复被重复触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术G2A2G1G3G4G5G6G7G8G9CextRint5QQA1aB431069111VCC1.不可重复触发的集成单稳态触发器74121Rext：外接电阻Cext：外接定时电容稳态：Q=0暂态：Q=1输出脉冲宽度tw≈0.7RC0封锁触发信号控制电路微分型单稳触发器输出缓冲电路Rext00不会被再次触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术74121功能表HHQA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL逻辑功能表不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输入端有一个或两个下降沿时电路被触发9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术（a）使用外接电阻Rext（下降沿触发）（b）使用内部电阻Rint（上升沿触发）9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术2.可重触发单稳态触发器MC14528功能：（2）RD=1时，a、TR+=H，TR-，输出（1）RD=0时，清0，Q=0清除禁止禁止单稳单稳b、TR-=L，TR+，输出9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术9.1.3单稳态触发器的应用1.定时该电路可用于频率计vO与门vAvBtW单稳态触发器vIvIOvBOvAOvOOtWtttt9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术A1Rext/CextVCCCextA2BCextRext/CextA1A2BQQVCCVCCvIvOR1C1R2C274121（1）74121（2）vO1vItt10ttw1tw1vO10ttw2tw2vO02.延时9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术3.组成噪声消除电路单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽，才可消除噪声。如用I作为下降沿触发的计数器触发脉冲，干扰加入会造成计数错误。CRVCCCextRext/Cext74121A1A2BvIQ1DC1RQvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术9.2施密特触发器施密特触发器电压传输特性及工作特点：①施密特触发器属于电平触发器件，当输入信号达到某一定电压值时，输出电压会发生突变。②电路有两个阈值电压。输入信号增加和减少时，电路的阈值电压分别是正向阈值电压(VT+)和负阈值电压(VT-)。同相输出施密特触发器反相输出施密特触发器OvIvoVT－VT+VOHVOLoVT+vOVOHVOLVT-vIvIvOvIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术1.电路组成2.工作原理9.2.1用门电路组成的施密特触发器O11I212I1vRRRvRRRv2电路中R1R2根据叠加原理假定：反相器的阈值电压2THDDVVvItG1G2vIvOR2R1vO1I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vItO11I212I1vRRRvRRRv2(1)I由0V开始上升只要I1VTH，则保持=0VOvI↑vI1↑vO1↓vO↑vO=VOH↓(2)当=VTH，电路发生正反馈：υI1VOHVOLVOHVOL正向阈值电压(VT+):I值在增加过程中，使输出电压产生跳变时所对应I的值。VT+TH21+T1V)RR(VG1G2vIvOR2R1vO1I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vItO11I212I1vRRRvRRRv2VOHVOLVOHVOLVT+υO(3)υI1VTH，不变=VOHvI↓vI1↓vO1↑vO↓vO=VOL↓只要υI1＜VTHυI1(4)当υI下降,也下降VT-反向阈值电压(VT+):I值在下降过程中，使输出电压产生跳变时所对应I的值。G1G2vIvOR2R1vO1I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vItO11I212I1vRRRvRRRv2VOHVOLVOHVOLVT+VT-I上升TVRRRVv212TH1ITH21+T1V)RR(V正向阈值电压υI下降I1THT-DD1RRVVVRRRR21122TH21-T1V)RR(VDD21TH21-TT2VRRVRRVVVT反向阈值电压回差电压2THDDVVG1G2vIvOR2R1vO1I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vItO11I212I1vRRRvRRRv2VOHVOLVOHVOLVT+VT-TH21+T1V)RR(V正向阈值电压TH21-T1V)RR(V反向阈值电压传输特性曲线G1G2vIvOR2R1vO1I1v9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术9.2.2集成施密特触发器vIvOvO，VDDTP1TP2TP3TN5TN4TN6vS2vS5TP7TN8TP9TN10TN12TP11VDD施密特电路整形电路输出电路使上升和下降沿陡直反相反相反相隔离、提高带负载能力通止011止通止通0vIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术9.2.3施密特触发器的应用ovIvO1VOHVOLVT+VT_vOVOHVOL0ttWovItvT+vT-1.波形变换vIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术2.波形的整形vIVT+VT–0tvOVOHVOL0t(a)vIvOvIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术oVT+vOVOHVOLVT-合理选择回差电压，可消除干扰信号。vIOvOOvOOVT2VT1ttt3.消除干扰信号vIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术VT-vI0VT+0tvOVOHVOL04.幅度鉴别oVT+vOVOHVOLVT-vIvIvO9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术开关电路RC延时环节多谐振荡器的基本组成：开关器件：产生高、低电平反馈延迟环节（RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路的输出状态,以获得所脉冲波形输出。概述9.3多谐振荡器9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术（1）t=0时，vO1=vOH、vO2=vOL对电容C充电，vI上升。Vth（2）到t=t1时，vI=Vth,G1输出发生翻转，vO1↓=vOL、vO2↑=vOH、vI=Vth+VDD，Vth+VDDVth(阈值电压)：使输出发生翻转所对应的输入电压。电容C放电，vI下降（3）到t2时，vI=Vth,输出发生翻转，vO1↑=vOH、vO2↓=vOL、vI=Vth-VDD9.3.1由门电路组成的多谐振荡器9.脉冲波形的变换与产生华侨大学电工电子教学部qwLin单片机原理及应用电工电子教学部数字电子技术vID1D2TPTNvO1RCD4D3TPTNvOG1G2+VDDVCvIvO1vOCRG1G2CMOS门组成的多谐