1、脈沖信號產(chǎn)生和整形5.1 概述數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點之 一是：它的工作信號是離散時間的脈沖信號。最常用的脈沖信號是方波(矩形波)。如何產(chǎn)生方波以及對不理想的方波如何整形，是本章討論的重點。脈沖信號產(chǎn)生和整形5.2 單脈沖的產(chǎn)生+VCCFS 按鈕按放一次，便產(chǎn)生一個單脈沖。 但是，由于按鈕 S 機械動作經(jīng)常伴有抖動現(xiàn)象，使得輸出的方波很不理想，毛刺很大。這樣的方波用到數(shù)字系統(tǒng)中很容易引起誤動作。因此，這個電路沒有實用價值。脈沖信號產(chǎn)生和整形不按按鈕時，Q0； 按下按鈕時，鎖定器翻轉(zhuǎn)，Q1；松開按鈕后，回到Q0。可見：按鈕動作一次，Q端就輸出一個正脈沖。QQ工作原理：&S5VQQ改進的單

2、脈沖發(fā)生電路脈沖信號產(chǎn)生和整形5.3 多諧振蕩器多諧振蕩器,它可以由分立元件構(gòu)成，也可以由集成電路構(gòu)成，本節(jié)只討論由集成電路構(gòu)成多諧振蕩器。5.3.1 環(huán)形振蕩器利用邏輯門電路的傳輸延遲時間，將奇數(shù)個與非門首尾相接，就可以構(gòu)成一個簡單的環(huán)形振蕩器:&321uo3uo2uo1脈沖信號產(chǎn)生和整形設(shè) uo3 的初始狀態(tài)為 0:010101用波形圖來表示uo3 ，則為：0tuo3優(yōu)點: 電路結(jié)構(gòu)簡單，所用元件少。缺點: 頻率太高，并且不可調(diào)整。&321uo3uo2uo1工作原理：01100脈沖信號產(chǎn)生和整形改進方法：在原電路的基礎(chǔ)上添加 RC 延時電路，便可以克服上圖的不足。&321uo3uo2uo1

3、A123RRS100Cuo1uouo2脈沖信號產(chǎn)生和整形工作原理A123RRS100Cuo1uouo2t0tuo0tuo20tuo10UTU110110001uA脈沖信號產(chǎn)生和整形A123RRS100Cuo1uouo2T輸出信號的周期近似為:T = 2.2 RCt0tuo0tuo20tuo10uAUT脈沖信號產(chǎn)生和整形5.3.2 RC 耦合式振蕩器0t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUTR212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1 微分電路脈沖信號產(chǎn)生和整形該電路有兩個缺點:1. 不容易起振;2. 電路振蕩頻率的穩(wěn)定 性較差,容易受溫度、元件

4、性能、電源波動等因素的影響。為便于起振，將兩個電 阻改接成如圖( b)示。( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)只要適當(dāng)選擇它們的大小，使兩個與非門的靜態(tài)工作點均處于轉(zhuǎn)移特性的中點，起振便比較容易。脈沖信號產(chǎn)生和整形( a )R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1( b)為獲得穩(wěn)定的振蕩頻率, 可在振蕩電路中串接石英晶體，組成石英晶體振蕩器，如圖( c )所示。12R1R2C2C1uo石英晶體( c)脈沖信號產(chǎn)生和整形石英晶體的化學(xué)成分是SiO2 ,晶格結(jié)構(gòu)為各向異性，是一種具有壓電效應(yīng)的晶體。由石英

5、晶體的阻抗與頻率特性曲線可見石英晶體的 選頻特性很好。fXX0感性XUT ,在圖中所示的情況下， uo2 的上升邊將由ui的下降邊控制，故必須改進電路!脈沖信號產(chǎn)生和整形( a )Auo1uo2RC12ui( b )uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 脈沖信號產(chǎn)生和整形uo1uo2RC12uiA&ui34uo4 0100111010110101脈沖信號產(chǎn)生和整形5.4.2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)的應(yīng)用多種多樣，如：整形、延時控制、定時順序控制等等。例如“ 延時控制 ”: QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194 ( 1 )R2C2AQ2R1C1AQ1B+ 5V

6、移位輸入DW1DW2時鐘QAQCQBQDCPCLRRS0S174LS194 ( 1 )R1、C1 、 R2、C2用于調(diào)節(jié)延長的時間。脈沖信號產(chǎn)生和整形CPABCDEFGHQ1Q2t1t0t2t3用波形圖表示如下:移位寄存器清零H燈上升沿觸發(fā)Q1Q1的下降沿觸發(fā)Q2移位寄存器串行輸入為1循環(huán)重新開始脈沖信號產(chǎn)生和整形5.5 555定時器及其應(yīng)用555定時器的特點：是將模擬電路和數(shù)字電路集成于 一體的電子器件。它使用方便，帶負載能力較強，目前得到了非常廣泛的應(yīng)用。5.5.1 555定時器的工作原理首先介紹555定時器的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。脈沖信號產(chǎn)生和整形555定時器的內(nèi)部電路包括以下幾部分 ：（1）

7、一個由三個相等電阻組成的分壓器;（2）兩個電壓比較器: A1、A2 ;（3）一個 RS 觸發(fā)器;（4）一個反相器和一個晶體管T。RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定時器的內(nèi)部電路圖脈沖信號產(chǎn)生和整形RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555定時器的內(nèi)部電路圖12345678555VCCDTHCOGNDTRUoRD電源放電閾值電控壓制地觸發(fā)輸出復(fù)位電源電壓范圍:4.5V 18V 三個電阻構(gòu)成的分壓器給 兩個比較器提供基準電壓: A1 的為 2VCC / 3 , A2 的為 VCC / 3 。脈沖信號產(chǎn)生和整形RSQQ

8、+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR閾值端觸發(fā)端RSQ1001000101保持保持Q11禁止禁止RS 觸發(fā)器功能表101000閾值端觸發(fā)端THTRRS比較的結(jié)果2VCC / 3VCC / 3VCC / 32VCC / 3TQuo保持0110保持保持導(dǎo)通截止RD脈沖信號產(chǎn)生和整形閾值端觸發(fā)端THTRVCC / 32VCC / 32VCC / 3VCC / 3保持保持RD晶體管Tuo0111001導(dǎo)通導(dǎo)通截止RSQQ+-A1A2VCCTHCOTRDTuoRD87645321RRR555的功能表VCC / 32VCC / 3脈沖信號產(chǎn)生和整形例1：多諧振蕩器 481623

9、5CVCCuo5557THTRVCC / 32VCC / 35.5.2 555定時器的應(yīng)用脈沖信號產(chǎn)生和整形例2： 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 微電機起動停車控制電路。S1 : 起動按鈕S2 : 停車按鈕4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555脈沖信號產(chǎn)生和整形按下啟動按鈕 S1（未按 S2） 即使放開 S1 , UTR 、UTH仍滿足上述條件，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動 。這時如果松開 S2 , 電機仍不轉(zhuǎn)動 。4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555啟動過程：停車過程：故 uo=1 , 電機轉(zhuǎn)動 。按下停車按鈕 S2（未按 S1） 故 uo=0 , 電機停轉(zhuǎn)。脈沖信號產(chǎn)生和整

10、形例2： 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 微電機起動停車控制電路改進。S1 : 起動按鈕S2 : 停車按鈕4816235S2S1RRCVCCTHTRuoM微電機555脈沖信號產(chǎn)生和整形例3： 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器: 洗相曝光定時器。若S打開 。 輸出總為048162357uouiVCCRRTCTDTHTRS0t0tuCTuo若合閘時輸出為 0，將保持0若合閘時輸出為 1，輸出會自動回到零脈沖信號產(chǎn)生和整形0t0tuCTuoui0t48162357uouiVCCRRTCTDTHTRS由以上分析可以看出： 按鈕每按動一次，uo 便輸出一個正脈沖,其寬度 TW 由 RT CT 決定 。按下S自動返回脈沖信號產(chǎn)生和整形JJ紅

11、白D1D248162357uouiVCCRRTCTDTHTRS洗相曝光定時器按一下按鈕 S未按uo0J的線圈不通電J 的接點不動作紅燈白燈亮滅1通電閉合亮滅白燈亮的時間即為曝光時間 TW 。TW = 1.1 RT CT按著S忘了松手,會怎麼樣?脈沖信號產(chǎn)生和整形例4： 多諧振蕩器: 簡易電子琴電路0tuouC0t前面例1已說明了如何用555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器:48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCC脈沖信號產(chǎn)生和整形 設(shè)電容C 原先未充電, 故 UTH =UTR 2VCC /3 , 立即 uo = 0 , 同時555內(nèi)的管 T 導(dǎo)通，電容 C 經(jīng) R2 7#管腳 T 1#管腳放電一直至VCC /3，使得uo 回到 1 ，進入循環(huán) . .t0uouC0t脈沖信號產(chǎn)生和整形48162357R1R