数字电路第五章脉冲信号的产生与整形

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1、第五章脉冲信号的产生与整形§5.1概述§5.2单脉冲的产生§5.3多谐振荡器§5.4单稳态触发器§5.5555定时器及其应用§5.1概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。§5.2单脉冲的产生+VCCFS按钮按放一次，便产生一个单脉冲。但是，由于按钮S机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。不按按钮时，Q＝0；按下按钮时，锁定器翻转，Q＝1；松开按钮后，回到Q＝0。可见：

2、按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。QQ工作原理：&&S＋5VQQ改进的单脉冲发生电路§5.3多谐振荡器多谐振荡器,它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论由集成电路构成多谐振荡器。5.3.1环形振荡器利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:&&&321uo3uo2uo1设uo3的初始状态为0:010101用波形图来表示uo3，则为：0tuo3优点:电路结构简单，所用元件少。缺点:频率太高，并且不可调整。&&&321uo3uo2uo1工作原理：01100改进方法：在原电路的基础上添加RC延时电路，便可以克服上图的不足。&&&32

3、1uo3uo2uo1A123RRS100Cuo1uouo2工作原理A123RRS100Cuo1uouo2t0tuo0tuo20tuo10UTU110110001uAA123RRS100Cuo1uouo2T输出信号的周期近似为:T=2.2RCt0tuo0tuo20tuo10uAUT5.3.2RC耦合式振荡器0t0t0t0tuo1uR1uR2uo2UTUTR212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C1C2uR2uR1uo2uo1微分电路该电路有两个缺点:1.不容易起振;2.电路振荡频率的稳定性较差,容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。为便于起振，将两个电阻改接成如

4、图(b)示。(a)R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1(b)只要适当选择它们的大小，使两个与非门的静态工作点均处于转移特性的中点，起振便比较容易。(a)R212R1C2C1uR2uR1uo2uo112R1R2C2C1uo2uo1(b)为获得稳定的振荡频率,可在振荡电路中串接石英晶体，组成石英晶体振荡器，如图(c)所示。12R1R2C2C1uo石英晶体(c)石英晶体的化学成分是SiO2,晶格结构为各向异性，是一种具有压电效应的晶体。由石英晶体的阻抗与频率特性曲线可见石英晶体的选频特性很好。fXX>0感性X<0容性0石英晶体的阻抗与频率特性石英晶体的等

5、效电路在晶体切片的两个对应面上加上交变电压时,晶体会出现机械变形振动并产生交变电场,这种现象就是压电效应。当外加电压的频率与晶体的固有频率相同时,其机械变形的幅度和交变电场幅度就都达最大,发生压电谐振。晶体的固有频率：取决於晶体的几何尺寸。压电效应:石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。uo12R1R2C2C1石英晶体其振荡频率主要取决于石英晶体的固有频率§5.4单稳态触发器单稳态触发器简称“单稳”。单稳的突出特点是：输出端只有一个稳定状态，另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态，但是，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。稳定状态稳定状态暂稳态自动

6、返回外部触发学习的重点：为什么会自动返回？需多少时间？5.4.1积分型单稳态触发器的工作原理0tuiuo1uAuo20t0t0tt1在ui脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。Auo1uo2RC12uiui正跳变uo1负跳变uA不突变C放电uA下降直到UTuo2负跳变uo2上跳；uA继续下降UTAuo1uo2RC12ui回答:有!…...讨论：对uA的放电快慢有无约束?t30tuiuo1uAuo20t0t0tt1UTt2原因：若C的放电太慢，在t1~t3期间，变量uA>UT,在图中所示的情况下，uo2的上升边将由ui的下降边控制，故必须改进电路!(a)Auo1uo2RC12ui(

7、b)uo1uo2RC12uiA&ui'34uo4uo1uo2RC12uiA&ui'34uo401001110101101015.4.2单稳态触发器的应用单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如“延时控制”:QAQCQBQDCPCLRRS0S1ABCDEFGH74LS194(1)R2C2AQ2R1C1AQ1B+5V移位输入DW1DW2时钟QAQCQBQDCPCLRRS0S174LS194(1)R1、C1、R2、C