脉冲信号的产生和整形

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脉冲信号的产生与整形

第 5 章 脉冲信号的 产生与整形概 述

555 定时器及其应用 本章小结EXIT

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5.1主要要求：

概 述

了解脉冲信号产生与整形的方法。

了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑 功能、工作特点和典型应用。EXIT

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一、脉冲信号产生与整形的方法获取脉冲信 号的方法 用多谐振荡器直接产生。 用整形电路对已有波形进行整形、变换。 主要用以将缓慢变化或快速变化的 常用的有施密特触发器和单稳态触发器。 非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。 主要用以将宽度不符合要求的脉 冲变换成符合要求的矩形脉冲。 用门电路构成。

施密特触发器单稳态触发器

脉冲信号产生与 整形电路的实现

用专用的集成电路。 用 555 定时器构成。

是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容 元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多 谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。

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二、施密特触发器uO UOH UOL O

Schmitt Trigger

(一)施密特触发器的特性和符号当u当 I从大减小 uI 从小增大时， 时，经过 UT-处才能使输 处才能 uI 经过 U T+ 使输出发生跃变。 出发生跃变。 UT- UT+ uI uO

负向阈值电压 回差电压 施密特触发 器工作特点

正向阈值电压

具有施密特特 性的与非门符号

UT = UT+ - UT(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3)有两个稳态。 EXIT

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(二)施密特触发器应用举例波形变换 uI 将三角波、正弦波和其它 不规则信号变换成矩形脉冲。 uI > UT+ 后，uO = UOL, 只有当 uI下降到经过 UT时，uO 才会发生跃变。 t uI < UT-后，uO = UOH只 有当 uI 上升到经过 UT+时， uO 才会发生跃变。 t

UT+ UTO uO UOH UOL O

EXIT

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脉冲整形 uI

将受到干扰的或不符合边沿要求 的信号整形成较好的矩形脉冲。

UT+ UTO

t

uO

O

t

EXIT

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脉冲幅度鉴别 uI UT+ UTO uO t 鉴别并取出幅度 大于 UT+ 的脉冲。

UOH UOL O

t EXIT

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三、多谐振荡器

Astable Multivibrator

(一)多谐振荡器的工作特点和符号即距形脉冲产生电路，由于距形脉冲中 (1)不需输入信号。 含有丰富的谐波分量，故常称多谐振荡器。 工作特点 (2)无稳定状态，只有两个暂稳态。 通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替， 从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。 G uO

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(二)对称多谐振荡器合理取值，使 G1、G2 门工 作在电压传输特性的转折区，使 两个反相器都

工作于放大状态。 RF1 G1 RF2 C1 uO1 uI2 G2 uO2 uO

uO2 UOH UOL O uI2 UTH O uO1 UOH UOL O uI1 UTH O

工作波形

t 输出波形

t

uI1

C2 形成正反馈回路 通过 RC 电路的充放电作用自 动控制 uI1、uI2 波形的变化，从而 控制 G1、G2 门交替开通和关闭， 使电路输出周期性的矩形脉冲。

t

t EXIT

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(二)对称多谐振荡器RF1 G1 RF2 C1 uO1 uI2 G2 uO2

uO2 UOH UOL O uI2 UTH O uO1 UOH

工作波形

t

uI1

uO

C2

t

振荡周期的估算 UOL 取 RF1 = RF2 = RF,C1 = C2 = C, O UTH = 1.4 V,UOH = 3.6 V, uI1 UOL = 0.3 V 则可输出占空比 50% 的矩形波。 UTH T = 2tW 1.4 RFC O 脉冲宽度

t

t EXIT

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(三)施密特触发器组成的多谐振荡器R

工作原理 设电容初始电压 uC(0) = 0。则接 充电 充电 EN 通电源后 uO 输出高电平 UOH,输出端 u ≤ U uC ≥ C U T+ Tu U O UOH 0 OL + UOH 通过 R 向电容 C 充电，使 uC 升高。 uC C 当 uC 上升到 UT+ 时，施密特触 U uC 发器状态翻转，uO 跃变为低电平 UOL。 C 这时 C 经 R 和施密特触发器的输出电 EN = 0 时，uO = 1,多谐振荡器不工作； UT+ 阻 RO 放电，使 uC 下降。 EN 1 时，不影响振荡器电路工作，下面分 U= T当 uC 下降到 UT- 时，触发器又 析时省略它。 t 翻转，u 重新跃变为高电平 U , O O OH uO 电路又充电。 电容如此周而复始地充电和放电，电 UOH C 放电，使uC 下降，在 路便产生了振荡，输出周期性矩形波。 C 充电，使uC 上升， 到达 UT- 之前 uO = UOL。 UOL 振荡频率与充放电元件值 在到达 UT+ =T+ U 。 R、C 及之前 VDDu 、 、 U OU OH T- 有关。 t O EXIT

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(四)石英晶体多谐振荡器RF G1

振荡频率稳定 通常取 5 ~ 10 M ,使 G1 门工作在电压传输特性的转折 区，使 G1 门放大工作。

G2uO

采用 CMOS 门 改善输出波形的前沿和后 沿，使输出较理想矩形波。

C1

C2

并联石英晶体多谐振荡器 振荡频率 晶体频率

振荡产生电路 选频和形成正反馈。

调节 C1 可微调振荡频率； 调节 C1、C2 比值可调节反馈系数。

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四、单稳态触发器(一)工作特点与电路符号工 作 特 点

monostable flip-flop

有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲 输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下， 电路将从稳态翻转到暂稳态，经一段时间后， 电路又自动返回到原来的稳态。

暂稳态时间长短取决于电路本 身的参数，与外加触发脉冲无关。 EXIT

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单

稳态

触发 器

不 可 重 复 触 发 型 可 重 复 触 发 型

暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时 间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发 开始计算。

uI

1

uO

限定符号“1 ” 表示不可重复触发型单稳 态

触发器。

暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽 度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。uI uO 限定符号“ ”表 示可重复触发型单稳态 触发器。 EXIT

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uI 输 入 波 形 暂稳态期间 不能再次触发。

单 稳 工 作 波 形 举 例

下面通过工作波形的分析来说明可 O t 重复触发型和不可重复触发型触发器的 uO 触发脉冲到来 单不 区别。 稳可 时，输出翻转为暂 重 输复 tW tW 稳态，经暂稳态持 出触 续时间 tW 后重新自 波发 动回到稳态。 形型 O t 外触发脉冲未来 暂稳态期间能再 时，输出为稳态。 u 单可 O 次触发。其输出脉宽 稳重 将在原暂稳态时间基 输复 tW tW 础上再展宽 tW 。 出触 波发 形型 O t EXIT

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(二)集成单稳态触发器TTL 不可重复触发型单稳态触发器 CT74121 的逻辑符号 外接元件和连线少，触发方式灵活，既可用输 有入脉冲的正跃变触发， …… 此处隐藏：2808字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……