第34講脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形第6章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生和整形

教學(xué)內(nèi)容§6.1

概述§6.2

施密特觸發(fā)器§6.3

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器§6.4多諧振蕩器§6.5555定時(shí)器及其應(yīng)用

教學(xué)要求一.重點(diǎn)掌握的內(nèi)容：(1)555定時(shí)器及其應(yīng)用.(2)石英晶體多諧振蕩器.二.一般掌握的內(nèi)容：(1)施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器的工作特點(diǎn)和典型應(yīng)用。(2)施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系；多諧振蕩器振蕩周期的估算方法。6.1概述矩形脈沖信號(hào)的獲取方法有兩種：產(chǎn)生:不用信號(hào)源，加上電源自激振蕩，直接產(chǎn)生波形。整形:輸入信號(hào)源進(jìn)行整形.脈沖產(chǎn)生電路:多諧振蕩器脈沖整形（變換）電路:施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器脈沖周期T脈沖幅度Vm脈沖寬度上升時(shí)間tr下降時(shí)間tf占空比：施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。6.2施密特觸發(fā)器§6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器設(shè)G1、G2閾值電壓VTH≈VDD/2，

R1<R2（否則電路進(jìn)入自鎖狀態(tài),不能正常工作）010正向閾值電壓負(fù)向閾值電壓回差電壓：ΔVT＝

VT＋－VT－滯回電壓傳輸特性，即輸入電壓的上升過程和下降過程的閾值電平不同。這是施密特觸發(fā)器固有的特性。

同相輸出的施密特觸發(fā)器反相輸出的施密特觸發(fā)器§6.2.2施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1.用于波形變換：2.用于脈沖整形：3.用于脈沖鑒幅：施密特觸發(fā)器能將幅度大于VT+的脈沖選出。本節(jié)小結(jié)施密特觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。而且由于具有滯回特性，所以抗干擾能力也很強(qiáng)。施密特觸發(fā)器可以由分立元件構(gòu)成，也可以由門電路及555定時(shí)器構(gòu)成。施密特觸發(fā)器在脈沖的產(chǎn)生和整形電路中應(yīng)用很廣。6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1、電路中有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)工作狀態(tài)；2、在外界觸發(fā)脈沖作用下，電路能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)至?xí)悍€(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)翻轉(zhuǎn)至穩(wěn)態(tài)；3、暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù)與觸發(fā)脈沖無關(guān)。§6.3.1單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點(diǎn)：§6.3.2用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器因?yàn)殡娐肪哂幸粋€(gè)穩(wěn)定狀態(tài)而得名。它由兩個(gè)門電路、一個(gè)RC電路組成。它的暫穩(wěn)態(tài)通常都是靠RC電路的充、放電過程來維持的，根據(jù)RC電路的不同接法，分為微分型和積分型。010101

穩(wěn)態(tài)沒有觸發(fā)器電平時(shí)，vI為低電平，vO為低電平，vO1為高電平。

穩(wěn)態(tài)至?xí)悍€(wěn)態(tài)當(dāng)vI正跳變時(shí)，vO1由高到低，vI2為低電平。于是vO為高電平。即使vI

觸發(fā)器信號(hào)撤除，由于vO的作用，vO1仍可為低電平。11010

暫穩(wěn)態(tài)至穩(wěn)態(tài)

暫穩(wěn)態(tài)期間，電源經(jīng)電阻R和門G1對(duì)電容C充電，vI2升高，當(dāng)vI2=VTH時(shí)，vO下降，vO1上升，但使vI2再次升高，最終vO1=1，vO=0。00101脈沖寬度要窄tW=0.69RC

當(dāng)vI的脈沖寬度很寬時(shí)，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端加一個(gè)RC微分電路，否則，在電路由暫穩(wěn)態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于門G1被vI封住了，會(huì)使vo的下降沿變緩?！?.3.3集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器功能表見表10.3.1tW=0.69RextCext圖10.3.10

外接電阻（下降沿觸發(fā)）

內(nèi)部電阻（上升沿觸發(fā)）

目前使用的集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有不可重復(fù)觸發(fā)型和可重復(fù)觸發(fā)型兩種。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的工作過程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束后，才接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)。可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè)tW寬度。不可重復(fù)觸發(fā)型可重復(fù)觸發(fā)型§6.3.4單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1、定時(shí)只有在脈沖寬度tpo內(nèi)的信號(hào)才能通過。2、延時(shí)與整形

可將脈沖寬度不等的矩形脈沖整形成脈沖寬度相等的矩形波。通常噪聲多表現(xiàn)為尖脈沖，寬度較窄，而有用的信號(hào)都具有一定的寬度。因此，利用單穩(wěn)態(tài)電路，將輸出脈寬調(diào)節(jié)到大于噪聲寬度而小于信號(hào)寬度即可消除噪聲。3、消除噪聲本節(jié)小結(jié)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中,由穩(wěn)態(tài)到暫穩(wěn)態(tài)需要輸入觸發(fā)脈沖,暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間即脈沖寬度是由電路的阻容元件RC決定的,與輸入信號(hào)無關(guān)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以由門電路構(gòu)成，也可以由555定時(shí)器構(gòu)成。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以用于產(chǎn)生固定寬度的脈沖信號(hào)，用途很廣。6.4多諧振蕩器

多諧振蕩器又稱無穩(wěn)電路，主要用于產(chǎn)生各種方波或時(shí)間脈沖信號(hào)。它是一種自激振蕩器，在接通電源之后，不需要外加觸發(fā)信號(hào)，便能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖波。由于矩形脈沖波中含有豐富的高次諧波分量，所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩器稱為多諧振蕩器。

性能特點(diǎn)：①?zèng)]有穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。

②工作不需要外加信號(hào)源，只需要電源。§6.4.1多諧振蕩器的基本特點(diǎn)§6.4.2環(huán)形振蕩器

利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩。將任何大于、等于3的奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連接成環(huán)形電路，都能產(chǎn)生自激振蕩。電路簡單，但不實(shí)用。101010101010T=2ntpd§6.4.3施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器§6.4.4石英晶體多諧振蕩器

在許多應(yīng)用場合下都對(duì)多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。前面幾種電路頻率穩(wěn)定性不是很高。在對(duì)頻率