波形變換電路:多諧振蕩器;施密特觸發(fā)器;單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器;波形產(chǎn)生電路:第十章波形變換、產(chǎn)生電路

引言

什么是信號(hào)波形？在數(shù)字系統(tǒng)中，主要使用信號(hào)是矩形波。不同的電路所需要的信號(hào)形式可能不同，常常需要對(duì)波形進(jìn)行“整形”，即波形變換，以適應(yīng)各電路的需求。整形是改變波形的幅度、周期、脈沖寬度、邊沿時(shí)間等參數(shù)。什么是波形的整形？什么是波形的產(chǎn)生？在數(shù)字系統(tǒng)中，特別是同步系統(tǒng)，還需同步時(shí)鐘信號(hào)。用信號(hào)源產(chǎn)生固定頻率的矩形脈沖信號(hào)作為數(shù)字系統(tǒng)的同步信號(hào)，這種電路是由開關(guān)元件和惰性網(wǎng)絡(luò)組成，稱為多諧振蕩器。第十章波形變換、產(chǎn)生電路

10.1脈沖信號(hào)1、脈沖電壓幅度Vm：脈沖電壓變化的最大范圍。2、脈沖上升時(shí)間tr:脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需要的時(shí)間。3、脈沖下降時(shí)間tr:脈沖下降沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需要的時(shí)間。4、脈沖寬度tw:脈沖前后沿在0.5Vm兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。5、脈沖周期T:在周期性脈沖序列中，兩相鄰脈沖間的時(shí)間間隔，有時(shí)也用頻率f=1/T表示單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)。6、占空比q:脈沖寬度與脈沖周期的比值，即q=tw/T。10.2

施密特電路

10.2.1用CMOS門電路組成的施密特電路1、邏輯電路2、工作原理000（1）VI=0，VI1=0，VO=0（2）VI↑，VI1↑，VO=0（3）VI↑，VI1↑VI1=VthVO=1正向觸發(fā)閾值電平

（4）VDDVth（5）VI↑，VI1↑，VO不變（6）VI到高電平VDD↓，VI1↓，VO不變（7）VI↓，VI1↓VI1=VthVO=0負(fù)向觸發(fā)閾值電平VT-10.2

施密特電路

10.2.1用CMOS門電路組成的施密特電路回差電壓10.2

施密特電路

3、電壓傳輸特性4、邏輯符號(hào)同相

反相

10.2

施密特電路

10.2.3集成施密特電路

CC40106（六反相器）

74LS13；74LS1410.2

施密特電路

10.2.4施密特電路的應(yīng)用1、波形變換2、脈沖波形整形3、電壓比較4、脈沖幅度甄別

絕對(duì)閾值電壓比較器，輸入電壓在臨近閾值時(shí)若存在小幅波動(dòng)，輸出會(huì)產(chǎn)生振蕩；用施密特觸發(fā)器，將VT+和VT-的區(qū)間，看作為一個(gè)閾值電壓?？杀苊庹袷幍陌l(fā)生。10.3單穩(wěn)態(tài)電路

穩(wěn)定態(tài)暫穩(wěn)態(tài)由外界觸發(fā)；自動(dòng)返回1、電路僅有一個(gè)穩(wěn)態(tài)，另一個(gè)是暫穩(wěn)態(tài)；2、在外加觸發(fā)脈沖作用下，電路從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，而暫穩(wěn)態(tài)不能長(zhǎng)久保持，經(jīng)過一段時(shí)間后，電路會(huì)自動(dòng)返回到穩(wěn)態(tài)。3、暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間取決于電路本身的參數(shù)，而與外加觸發(fā)信號(hào)無關(guān)。10.3.1

單穩(wěn)態(tài)電路的特性

10.3.2

用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路

1、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CMOS)

A、在穩(wěn)態(tài)下，vI=0，vI1=0，vO1=1，vO=0，電容C上電壓為0。B、當(dāng)vI發(fā)生正跳變后,微分成正尖脈沖，vI1

跟著正跳變;vO1立即變?yōu)?，vO上跳為1。電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，同時(shí)電容開始充電。

C、隨著充電，vR將逐漸下降D、當(dāng)降至vR

=Vth時(shí)，vO1將跳變?yōu)?。vO立即變?yōu)?01010110100門輸入端保護(hù)二極管鉗位1、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CMOS)

10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特性10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器10.3.2

用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路

2、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CMOS)page36074LS12110.3.3

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

74LS121的邏輯符號(hào)及兩種電路接法

(10)(11)(9)(10)(11)(9)表示不是邏輯連接74LS121的功能表1、TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

74LS121功能表74LS121的工作波形1、TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

(1)CC14528邏輯電路P2002、CMOS集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

14528;4098;4538;(2)CC14528

的邏輯符號(hào)及電路接法10.3.3

集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(3)CC14528

的工作波形2、CMOS集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

1452810.3.4單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用1、脈沖整形1、脈沖整形單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器消除干擾的電路積分電路;使a點(diǎn)電壓緩慢上升a10.3.4單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用2、定時(shí)10.3.4單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用3、產(chǎn)生脈沖信號(hào)(振蕩)10.3.4單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用4、延時(shí)電路10.3.4單穩(wěn)態(tài)電路的應(yīng)用10.4多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種自激振蕩器，是無穩(wěn)態(tài)電路，接通電源后，無須外加觸發(fā)信號(hào)，即可自動(dòng)產(chǎn)生矩形脈沖。由于矩形脈沖包含有豐富的諧波分量，所以習(xí)慣上將矩形脈沖振蕩器稱為多諧振蕩器。10.4.1用門電路組成的多諧振蕩器1、環(huán)形多諧振蕩器利用門電路的傳輸延遲時(shí)間來產(chǎn)生矩形脈沖。

三個(gè)TTL反相器傳輸延遲時(shí)間均為tpd。

三級(jí)反相器組成的振蕩器振蕩周期:

T=2×3tpd=6tpd

將大于1的奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連構(gòu)成閉合環(huán)形電路，形成多諧振蕩器。振蕩周期為：

T=2n

tpd

缺點(diǎn)：(1)振蕩頻率高;(2)頻率不易調(diào)節(jié)。增加了RC（積分）定時(shí)的環(huán)形振蕩器

vo2振蕩周期:

T=T1+T2≈2RCln3≈2.2RC1、環(huán)形多諧振蕩器RS保護(hù)電阻10.4.1用門電路組成的多諧振蕩器2、非對(duì)稱式多諧振蕩器(CMOS)1、環(huán)形多諧振蕩器T=T1+T2=2RCln3≈2.2RC

aa10.4.1用門電路組成的多諧振蕩器2、非對(duì)稱式多諧振蕩器10.4.2用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器1、環(huán)形多諧振蕩器10.4.1用門電路組成的多諧振蕩器10.4.3石英晶體多諧振蕩器只允許頻率為fO的諧波電抗10.5555集成定時(shí)器

555定時(shí)器是將模擬電路和數(shù)字電路集成于一體的電子器件?？梢院芊奖愕貙?shí)現(xiàn)多種脈沖電路的功能.10.5.1555定時(shí)器的工作原理1、內(nèi)部結(jié)構(gòu)

電壓比較器C1、C2RS觸發(fā)器輸出反相緩沖器置0管T0、OC泄放三極管T1

電阻R7=R8=R9=5kΩ##2、工作原理A.∵R7=R8=R9=5kΩ

VAVB2/3VCC1/3VCC∴VA=2/3VCC，VB=1/3VCC。B.若控制電壓輸入端有輸入電壓VCO

，則VA=VCO，vB=VCO

/2。C.10.5.1555定時(shí)器的工作原理保持保持00VI2>VBVI1<VAVOSRVI2VI11010VI2<VBVI1<VA0101VI2>VBVI1>VAXX11VI2<VBVI1>VAD.T0為PNP型三極管10.5.2555集成定時(shí)器的應(yīng)用舉例1、用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器tvi0tvo0Vcc/32Vcc/3VA=2/3VCC，VB=1/3VCC。VC2VCC/3穩(wěn)態(tài)時(shí)：

vI=高，所以S=0，Q=0，Q=1；

T1導(dǎo)通，7腳=0V觸發(fā)時(shí)：vI=低，所以R=0，S=1；Q=1，；所以T1截止，VC上升

VC上升至?xí)r，觸發(fā)使R=1，Q=0，，T1通，通過7腳放電至VC