电子技术 王建珍 10

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1、第10章脉冲单元电路授课教师：Chapter10§10.1脉冲信号与脉冲电路§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路§10.3555定时器及其应用7/20/20212电子技术§10.1脉冲信号与脉冲电路在数字电路系统的设计中，除了需要掌握电路逻辑关系外，常常还需要研究各种脉冲波形的产生与获取，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。获取脉冲波形通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生矩形脉冲；另一种是对已有的周期性信号进行整形，使之满足系统要求。7/20/20213电子技术10.1.1脉冲信号脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流信号；广义上说，凡是不具有连续正

2、弦波形状的信号都可以称为脉冲信号，实际上矩形脉冲波形的边沿并不像理想的那样陡峭。§10.1脉冲信号与脉冲电路7/20/20214电子技术(a)(b)(c)(d)(e)trtfVmtwT0.9Vm0.5Vm0.1Vm§10.1脉冲信号与脉冲电路图10-1广义的脉冲波形图10-2矩形脉冲特性参数7/20/20215电子技术§10.1脉冲信号与脉冲电路通常用以下几个参数来描述矩形脉冲信号的特性。脉冲幅度Vm：脉冲电压或电流波形的最大幅度值。上升时间tr：脉冲上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需的时间。下降时间tf：脉冲下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需的时间。脉冲宽度

3、tw：脉冲上升沿的0.5Vm与下降沿0.5Vm之间的时间间隔。脉冲周期T：周期性脉冲信号中两相邻脉冲的时间间隔。脉冲频率f：单位时间内脉冲重复的次数，f=1/T。7/20/20216电子技术§10.1脉冲信号与脉冲电路10.1.2脉冲电路脉冲电路是用来产生和处理脉冲信号的电路。脉冲电路可以用分立晶体管、场效应管作为开关和RC或RL电路构成，也可以由集成门电路或集成运算放大器和RC充、放电电路构成。7/20/20217电子技术§10.1脉冲信号与脉冲电路常用的脉冲电路有脉冲波形的产生、变换、整形电路等。脉冲波形的产生常用多谐振荡器电路实现；脉冲波形的整形则多用施密特触发

4、器和单稳态触发器电路来实现。施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器可以用逻辑门电路组成，也可以用555定时器构成。7/20/20218电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路10.2.1施密特触发器施密特触发器是一种双稳态触发器，电路具有两个稳态。施密特触发器具有以下特点：（1）触发器具有两个稳态，触发方式为电平触发。（2）具有回差特性，即输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。7/20/20219电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路由CMOS门电路构成的施密特触发器（1）电路结构

5、用CMOS非门构成的施密特触发器电路中两个反相器G1和G2串联，R1、R2为分压电阻，R2将输出端电压反馈到G1的输入端。两个反相器的阈值电压均为VTH=VDD/2。7/20/202110电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路（2）工作原理设输入信号UI是变化缓慢的三角波，其工作原理为：当UI=0V时，UI'＝0，UO1＝1，此时UO＝UOL，电路输出低电平。当UI上升时，UI'也随之上升；当UI上升使UI'趋于G1门的阈值电平VTH时，G1门和G2门处在要翻转的边缘；当UI上升使＝VTH时，输出UO1为低电平，而G2门输出为高电平，UO＝UOH≈VDD。UI

6、上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平，称为正向阈值电平，用VT+表示；7/20/202111电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路由此可求出此电路的正向阈值电平VT+：在UI的上升区间幅值大于阈值电压VTH之后，电路输出状态一直保持不变。7/20/202112电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路当UI从高电平下降时，UI'也下降；当UI下降使UI'趋于G1门的阈值电平VTH时，G1门和G2门又处在要翻转的边缘；当UI下降使UI'＝VTH时，UO1为高电平，UO1＝UOL≈0。UI下降过程中电路状态发生转换时对应的输入电平，称为负向阈值电平，用V

7、T-表示。7/20/202113电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路根据以上分析可求出此电路的负向阈值电平VT-：输出端UO波形如图10-4所示。7/20/202114电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路将触发器的上限触发电平VT+和下限触发电平VT-的差值定义为回差电压，也称滞回电压，用符号ΔVT表示，即ΔVT＝VT+－VT-＝7/20/202115电子技术§10.2集成逻辑门构成的脉冲单元电路回差电压的大小与两个分压电阻的比值有关，可以通过改变电阻比值来调节回差电压的大小。但是R1的阻值必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不