脉冲波形的产生与整形电路.ppt

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1、第七章脉冲波形的产生与整形电路7.1脉冲信号与脉冲电路7.2施密特触发器7.3单稳态触发器7.4多谐振荡器7.5555定时器及其应用7.6用Multisim10分析555定时器一、本章内容1.掌握施密特触发器的工作原理。2.掌握单稳态触发器的工作原理。3.掌握多谐振荡器的工作原理。4.掌握555定时器电路结构及其应用。5.掌握基本脉冲电路的设计。二、本章教学目的与要求三、本章知识结构7.1脉冲信号与脉冲电路在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个

2、数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫兹）。脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为脉冲。7.1.1脉冲信号脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制

3、中的脉冲编码调制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。（a）方波（b）矩形波（c）梯形波（d）锯齿波（e）钟形波（f）三角波（g）尖峰波（h）阶梯波脉冲宽度脉冲幅度下降时间上升时间脉冲周期理想的矩形波波形实际的矩形波波形7.1.2脉冲电路脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是对已有信号进行整形，使之满足系统的要求。脉冲电路是专门用

4、来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。脉冲电路的特点是脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。脉冲电路的另一个特点是一定有电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。脉冲波形的整形电路中，最常用的电路有施密特触发器和单稳态触发器；脉冲波形的产生电路中，最常用的电路是多谐振荡器。7.2施密特触发器施密特触发器是一种常用的脉冲波形整形电

5、路，能够将边沿变化缓慢的脉冲信号波形整形为边沿陡峭的矩形波。它具有如下两个特点：一是滞回特性，即对于正向和负向变化的输入信号，分别有不同的临界阈值电压。二是电平触发，即当输入信号达到一定的电压值时，输出电压会发生突变。这一特点对于缓慢变化的信号仍然适用。因此施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制的双稳态电路。在此，称VT+为正向阈值电压，VT－为负向阈值电压。显然，施密特触发器的正向和负向阈值电压是不等的，定义二者之差ΔVT为回差电压，即ΔVT=VT+－VT－。VT＋1VT－uo0ui传输特性逻辑符号1.电路结构假定图中CMOS反相器的阈值电压为VT

6、H≈1/2VDD，设电阻R1＜R2。7.2.1门电路构成的施密特触发器当输入UI为0V时，G1截止、G2导通，输出UO为0V，≈0。当输入电压UI逐渐上升到=VTH时，G1进入电压特性的转折区，所以电路将发生如下正反馈：↑→UO1↓→UO↑使电路迅速跳变到UO=VOH≈VDD。由此可求出上升过程中电路发生转换时的输入电平VT+。2.工作原理当UI从高电平下降时，也下降；当UI下降使趋于G1门的阈值电压VTH时，G1门和G2门又处在要翻转的边缘；当UI下降使=VTH时，UO1=UOH，UO=UOL≈0。由此可求出此电路在UI下降过程中的负向阈值电压VT－

7、。ΔVT＝VT+-VT－＝3.电压传输特性同相传输特性反相传输特性7.2.2集成施密特触发器CMOS集成施密特触发器集成施密特触发器CC40106的逻辑功能图集成施密特触发器CC40106的主要静态参数电源电压VDDVT+最小值VT+最大值VT-最小值VT-最大值ΔVT最小值ΔVT最大值单位510152.24.66.83.67.110.80.92.542.85.27.40.31.21.61.63.45VVV2.TTL集成施密特触发器TTL施密特触发器具有以下特点：输入信号边沿的变化即使非常缓慢，电路也能正常工作；对于阈值电压和滞回电压均有温度补偿；带负

8、载能力和抗干扰能力都很强。TTL集成施密特触发器74LS13、74LS14、74LS132的主