6脉冲波形产生和整形

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1、§6脉冲波形的产生和整形6.1概述6.2施密特触发器6.3单稳态触发器6.4多谐振荡器6.5555定时器主要内容施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器典型电路的工作原理及应用；555定时器的电路结构、基本功能以及用555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法和输出脉冲宽度的近似计算；重点：脉冲发生电路的分析、555定时器的应用难点：单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的原理分析。6.1概述一、脉冲信号脉冲是脉动和短促的意思，凡是具有不连续波形的信号均可称为脉冲信号。广义讲，各种非正弦信号都是脉冲信号。(a)矩形波(b)方波(c)尖脉

2、冲(d)锯齿波在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡峭边沿的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（CLK）。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：①脉冲产生电路直接产生；②利用已有的周期信号整形得到。脉冲整形电路——单稳态触发器施密特触发器；脉冲产生电路——多谐振荡器；多用途的定时电路——555定时器。6.1概述二、脉冲信号的参数trtftWT0.9Vm0.5Vm0.1VmVm矩形脉冲信号的主要参数脉冲幅度脉冲周期脉冲宽度上升时间下降时间占空比D－－脉冲宽度与脉冲周期的比值，D＝tW/T。6.2施密特触发器主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡

3、峭的矩形波。特点：⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持和转换完全取决于外部输入信号。⑵电压传输特性特殊，电路有两个转换电平（正向触发转换电平VT+和负向触发转换电平VT－）。⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。（a）电路（b）逻辑符号vIvAvO1vOv’OvIvIvOv’O一、用集成门电路构成的施密特触发器1.电路组成两个CMOS反相器，两个分压电阻，且：R1

4、，输出为VOL，即vO=0V。当vI从0V电压逐渐增加，只要满足vA＜VTH，电路就会处于这种状态（第一稳态）。当vI增大，使得vA=VTH时，G1门进入其电压传输特性转折区，电路会产生如下正反馈过程，这样，电路的输出状态很快从低电平跳变为高电平，即vO=VDD（第二稳态）。当vI继续增大，电路的状态不会改变。vIvAvO1vOv’O输入电压上升过程中，使电路的输出电平发生跳变所对应输入电压称为正向阈值电压，用VT+表示。vIvAvO1vOv’O怎样求VT+？考虑跳变前的vO=VOL≈0V由：得正向阈值电压为：如果vI从高电平逐渐下降，vA也会下降。

5、当vA下降到VTH时，电路又会产生以下的正反馈过程，电路迅速从高电平跳变为低电平，vO=VOL≈0V。vI再下降，电路将保持状态不变。vIvAvO1vOv’O输入信号在下降过程中，使输出电平发生跳变时所对应的输入电平称为负向阈值电压，用VT－表示。vIvI1vO1vOv’O负向阈值电压计算公式：考虑跳变前的vO=VOH≈VDD由：设vI为缓慢变化的三角波：vItVT+VT-votVOLVOH（2）工作波形与电压传输特性施密特触发器可将三角波vI变换成矩形波vO。vIvAvO1vOv’O同向输出特性VT+vovIUoLUoHVTvI≤VT-时，vo=U

6、oLvI≥VT+时，vo=UoH0当vI=0时，vo=UoLvIvI1vO1vOv’OVT+v’ovIUoLUoHVT0回差电压ΔVT=VT+－VT－（通常VT+＞VT－）改变R1和R2的大小可以改变回差ΔVTvIvI1vO1vOv’O反向输出特性(三)回差电压：正向阈值电压与负向阈值电压之差当vI=0时，v’o=UoHR2的取值保证反相器G2输出高电平时的负载电流不超过最大允许值IOH(max).例：已知vI为半波，vIm=9V，电路的VT+=6V，VT-=3VUOH=VDD，试画vO波形。963VT+VT-VDDVDD11vI（V）totvOot

7、vOo1.波形变换将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。三、施密特触发器的应用2.脉冲整形在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。波形畸变边沿振荡vItOvOtOvItOvOtOVT+VT-VT+VT-13．脉冲鉴幅将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。vItOvOtOVT+VT-14.构成多谐振荡器工作原理：电容上初始电压为零，即u

8、I＝0，则uO=VDD，并经R向C充电，当充至uI＝U+时，输出翻转uO＝0。电容C又经R进行放电，当放电至