脉冲信号的产生与整形讲诉.docx

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1、第5章脉冲信号的产生与整形一、学习目的脉冲信号的产生与整形是在实际工作和较大规模的电路系统中经常遇到的技术环节。通过本章的学习要掌握脉冲信号产生与整形的原理、方法以及用于脉冲信号整形和产生的器件的工作方式和实际应用。二、内容概要本章讨论的施密特触发器和单稳态触发器是常用的脉冲整形电路，主要介绍它们的工作原理和应用。多谐振荡器的电路有多种形式，这里只介绍常用的对称式和非对称式多谐振荡器，并介绍石英晶体振荡器。还讲述555定时器的电路结构及其构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法与工作原理。三、学习指导本章重点：施密特触发器的工作原理和应用，单

2、稳态触发器的工作原理和应用，555定时器的工作原理和应用，多谐振荡器的工作原理，各种信号参数的计算。本章难点：555定时器的应用。方法提示:对于施密特触发器和单稳态触发器要掌握其工作特性和外部元件的配合关系。而对于555定时器则最好掌握其内部的电路组成和工作原理，这样才能更好地应用它。要始终把握本章讨论的电路都是在充放电的影响下工作的。5、1概述教学要求了解波形发生电路的基本情况概述获得脉冲波形的方法主要有两种，一种是利用多谐振荡器直接产生符合要求的矩形脉冲；另一种是通过整形电路对已有的波形进行整形、变换，使之符合系统的要求。施密特触发器和单稳态触发

3、器是两种不同用途的脉冲波形的整形、变换电路。施密特触发器主要用以将变化缓慢的或快速变化的非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲，而单稳态触发器则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。555定时器是一种多用途集成电路，只要其外部配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。因此，在波形变换与产生、测量控制、家用电器等方面都有着广泛的应用。5．2施密特触发器教学要求了解施密特触发器的电路结构理解施密特触发器的工作原理掌握集成施密特触发器的应用一、用门电路组成的施密特触发器1．电路结构右上图为

4、由G1和G2两个CMOS反相器组成的施密特触发器，输入电压uＩ经电阻R１和R２分压来控制反相器的工作状态，要求R２＞R１。右下图分别为施密特触发器反相输出和同相输出的逻辑符号。框内的“”为施密特触发器的限定符号。2．工作原理由上分析可知，施密特触发器有两个稳定状态，而这两个稳定状态的维持和转换完全取决于输入电压的大小。只要输入电压uＩ上升到略大于UＴ+或下降到略小于UＴ－时，施密特触发器的输出状态就会发生翻转，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。3．施密特触发器的电压传输特性输入电压uI上升到使电路状态发生翻转时的值，称为正向阈值电压，用UＴ+表示。输入电压

5、uＩ下降到使电路状态发生翻转时的值，称为负向阈值电压，用UＴ－表示。施密特触发器的正向阈值电压UＴ+和负向阈值电压UＴ－的差值，称为回差电压，用UＴ表示。电压传输特性反映的是触发器输出电压随输入电压变化的规律.反相施密特触发器电压传输特性同相施密特触发器电压传输特性反相施密特触发器:随着输入电压的升高和同相施密特触发器:随着输入电压的升高和降低，输出电压呈反相变化趋势。降低，输出电压呈同相变化趋势。二、集成施密特触发器施密特触发器的应用十分广泛，因此，TTL和CMOS数字集成电路中都有施密特触发器。集成施密特触发器具有较好的性能，其正向阈值电压UＴ+

6、和负向阈值电压UＴ－也很稳定，有很强的抗干扰能力，使用也十分方便。1．TTL集成施密特触发器左图为施密特触发六反相器CT7414和CT74LS14的逻辑符号，它有六个独立的施密特反相器。右图为施密特触发双4输入与非门CT7413和CT74LS13的逻辑符号。TTL集成施密特与非门和缓冲器有如下特点：可将变化非常缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。具有阈值电压和回差电压温度补偿。因此，电路性能的一致性好。具有很强的抗干扰能力。2．ＣＭＯＳ集成施密特触发器左图为施密特六反相器CC40106的逻辑符号。右图为施密特触发四2输入与非门CC409

7、3的逻辑符号。当电源电压VDD变化时，对CMOS施密特触发器的电压传输特性也会产生一定的影响。由于集成CMOS施密特触发器内部参数离散性的影响，因此，其UＴ+和UＴ－也有较大的离散性。CMOS集成施密特触发器具有如下特点：可将变化非常缓慢的信号变换为上升沿和下降沿很陡直的脉冲信号。在电源电压VDD一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随VDD变化。电源电压VDD变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。抗干扰能力很强。三、施密特触发器的应用1．用于波形变换施密特触发器可用于将三角波、正弦波及其它不规则信号变换成矩形脉冲。2．用于脉冲整形3．用于脉冲幅度鉴别当传输

8、的信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲。如输入信号