脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路

10.1概述一、獲取矩形脈沖的方法有：1、脈沖波形發(fā)生電路2、脈沖波形整形電路二、描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)圖10.1.1其中：脈沖周期T：周期行重復(fù)的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。有時也用頻率f＝1/T表示單位時間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)脈沖幅度Vm：脈沖電壓的最大變化幅度。

?上升時間tr

：脈沖上升沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需要的時間圖10.1.1?脈沖寬度tW：從脈沖前沿到達(dá)0.5Vm起，到脈沖后沿到達(dá)0.5Vm為止的一段時間。?下降時間tf

：脈沖下降沿從0.9Vm

下降到0.1Vm所需要的時間占空比q：脈沖寬度與脈沖周期的比值，即q＝tw/T圖10.1.1注：在脈沖整型或產(chǎn)生電路用于數(shù)字系統(tǒng)時，有時對脈沖有些特殊要求，如脈沖周期和幅度的穩(wěn)定性等，這時需要另增加一些參數(shù)來描述脈沖。10.2施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是常用的一類脈沖整形電路10.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器其工作原理①當(dāng)vI＝0時，vo1＝VOH

，vo＝VOL≈0，此時G1門的輸入電壓為②當(dāng)vI

從0逐漸升高到使得vA＝VTH時，反相器進(jìn)入電壓傳輸特性的放大區(qū)（轉(zhuǎn)折區(qū)），故vA的增加，會引起下面的正反饋，即使電路迅速跳變到vo＝VOH≈VDD由疊加原理得

設(shè)施密特觸發(fā)器在輸入信號vI正向增加時的門檻電壓（閾值電壓）為VT＋，稱為正向閾值電壓，此時vo＝0，G1門的輸入電壓為當(dāng)vA>VTH時，電路狀態(tài)維持在vo＝VOH＝VDD不變③當(dāng)vI從高電平VDD逐漸下降到vA＝VTH時，由于也存在正反饋，即使電路迅速跳變到vo＝VOL≈0此時施密特觸發(fā)器在vI下降時對應(yīng)輸出電壓由高電平轉(zhuǎn)為低電平時的輸入電壓為VT－，稱為負(fù)向閾值電壓，此時vo＝VDD，G1門的輸入電壓為由于VTH＝VDD/2，故只要vI<VT-，vo≈0將VT＋和VT－之間的差值定義為回差電壓，用△VT表示，即施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性為圖10.2.2所示圖10.2.2施密特觸發(fā)器的兩個輸出電壓傳輸特性為圖10.2.3所示

10.2.2施密特觸發(fā)器的應(yīng)用

一、用于波形變換11二、用于脈沖整形三、用于脈沖鑒幅例10.2.1由CMOS反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器如圖10.2.2所示，設(shè)VTH＝3V，VDD＝6V，輸入電壓為峰－峰值6V的三角波。試畫出輸出電壓vo的波形，注明VT＋和VT－的大小，并求回差電壓△VT。圖10.2.2解：閾值電壓為回差電壓為△VT＝VT＋－VT－

＝4.5-1.5=3V其輸出波形如圖10.2.3所示10.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、特點(diǎn)

1、開機(jī)（接通電源），電路出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)。

2、外加觸發(fā)信號，電路翻轉(zhuǎn)為暫態(tài)。暫態(tài)維持一段時間，自動返回穩(wěn)態(tài)

3、暫態(tài)維持時間的長短，只和電路參數(shù)有關(guān)，與觸發(fā)信號的幅度、電源電壓的高低無關(guān)。二、用途

1、整形→輸出矩形波。

2、定時→輸出一定寬度的矩形波。

3、延時→將輸入信號延長一定時間后輸出。特點(diǎn)：10.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、微分型1、組成G1和G2為CMOS門充電至?xí)r，又引起正反饋2、性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：二、積分型

1、原理分析

G1和G2為TTL門

2、性能參數(shù)計(jì)算輸出脈寬：10.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)與工作原理(74121)微分型單穩(wěn)控制附加電路10.4多諧振蕩器特點(diǎn)：不需要外加觸發(fā)信號，電路自激振蕩，沒有穩(wěn)態(tài)用途：產(chǎn)生脈沖方波。用門電路構(gòu)成多諧振蕩器10.4.1對稱式多諧振蕩器一、組成1.靜態(tài)二、工作原理三、電壓波形四、振蕩頻率計(jì)算10.4.2環(huán)形振蕩器

一、最簡單的環(huán)形振蕩器二、工作波形三、實(shí)用的環(huán)形振蕩器

10.4.3用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器10.4.4石英晶體多諧振蕩器10.5555定時器及其應(yīng)用10.5.1555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能

555定時器是一種多用途的數(shù)字－模擬混合的集成電路。它可以很方便地構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。

555定時器為雙極型產(chǎn)品，7555為CMOS型的產(chǎn)品，為了實(shí)際需求，又出現(xiàn)了雙極型556和CMOS型7556.盡管廠家不同，但各種；類型的555定時器的功能及外部引腳排列都是相同的。一、電路結(jié)構(gòu)

圖10.5.1為國產(chǎn)雙極型定時器CB555的電路結(jié)構(gòu)圖

它由電壓比較器（C1，C2）觸發(fā)器輸出緩沖器（G3，G4）OC輸出的三極管（TD）組成圖10.5.1其圖形符號和功能表如圖10.5.2所示2.各管腳的名稱和功能1－接地端2－低電平觸發(fā)端3－輸出端，輸出電流可達(dá)200mA，直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器、指示燈等，輸出電壓約低于電源電壓1－3V。4－復(fù)位端，若此端輸入一負(fù)脈沖，而使觸發(fā)器直接復(fù)位。不用時加以高電平。5－電壓控制端，此端可外加一電壓以改變比較器的參考電壓，不用是可懸空或通過0.01μF的電容接地。8－電源端，可在5－18V范圍內(nèi)使用。6－高電平觸發(fā)端7－放電端，當(dāng)觸發(fā)器的Q＝0時，TD導(dǎo)通，外接電容C通過此管放電。電路如圖10.5.3所示圖10.5.310.5.2用555定時器接成的施密特觸發(fā)器

其電壓傳輸特性如圖10.5.4所示。由圖可知，這是個典型的反相輸出的施密特觸發(fā)器。圖10.5.3工作原理：圖10.5.3（1）當(dāng)vI<VCC/3，Q=1（vo＝VOH），Q

=0；當(dāng)vI增加時，2VCC/3>vI

>VCC/3，Q=1，Q

=0，觸發(fā)器保持原態(tài)；當(dāng)vI>2VCC/3時，Q=0（vo＝VOL），Q

=1。圖10.5.3（2）當(dāng)vI>2VCC/3時，Q=0，Q

=1；當(dāng)vI

減少時，2VCC/3>vI

>VCC/3，Q=0，Q

=1，觸發(fā)器保持原態(tài)；當(dāng)vI

減少到vI<VCC/3，Q=1（vo＝VOH），Q

=0；

故其正向閾值電壓為VT＋＝2VCC/3，負(fù)向閾值電壓為VT－＝VCC/3，故電路的回差電壓為△VT＝VCC/3。若改變回差電壓的大小，則可通過5腳外接電壓VCO來改變。圖10.5.310.5.3用555定時器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器其電路如圖10.5.5所示圖10.5.5R波形如圖10.5.6所示其工作過程如下圖10.5.5圖10.5.6當(dāng)vI處于高電平時，電路的穩(wěn)定狀態(tài)為vo＝0當(dāng)vI脈沖下降沿到達(dá)時，Q＝1，Q

＝0，此時放電管TD截止，VCC通過R給C充電，vC增加。當(dāng)vC≥2VCC/3時，Q＝0（v0＝0），Q

＝1，C通過TD放電。vI變成高電平，此時vC1和vC2輸出均為高電平，電路保持v0＝0圖10.5.5圖10.5.6其輸出脈寬為注：通常R的取值在幾百歐姆到幾兆歐之間，電容的取值范圍為幾百皮法到幾百微法，tW的范圍為幾微妙到幾分鐘。但tW越大，其精度和穩(wěn)定度也要下降。圖10.5.610.5.4用555定時器接成的多諧振蕩器其構(gòu)成電路如圖10.5.7所示圖10.5.7圖10.5.7對應(yīng)的波形如圖10.5.8所示電路的振蕩周期為圖10.5.8振蕩頻率為上式標(biāo)明，改變R和C就可改變振蕩頻率。用CB555組成的多諧振蕩器最高頻率為500KHz，用CB7555組成的多諧振蕩器最高頻率可達(dá)1MHz。為了改變占空比，可采用圖10.5.9所示電路。例6.5.1圖6.5.10為由555定時器構(gòu)成的簡易觸摸開關(guān)，試分析是什么電路？二極管能亮多長時間？解：此電路為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器二極管亮的時間為例10.5.2兩相時鐘發(fā)生器電路如圖10.5.11所示已知R1＝510Ω，R2＝10KΩ，C=0.1μF。(1)