脉冲波形的产生与整形门电路课件.ppt

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1、重点和难点：1、了解由门电路组成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路结构及工作原理2、掌握由555定时器构成的多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的电路结构特点及输入输出关系3、掌握三类波形发生器的应用第10章脉冲波形的产生与整形脉冲宽度Tw——从脉冲波形上升沿上升到0.5Vm起到下降沿下降到0.5Vm止的时间。上升时间tr——脉冲波形的上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需时间。下降时间tf——脉冲波形的下降沿从0.9Vm下降到0.1Vm所需时间。占空比q——脉冲宽度Tw与脉冲周期T之比即trtf0.1

2、Vm0.5Vm0.9VmTWVmT脉冲波形参数vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3(a)电路原理图tvO(vI1)vO1(vI2)vO2(vI3)tpd000(b)图工作波形图tt(一)最简单的环形振荡器10.1多谐振荡器结论根据上述原理，将任何大于、等于3的奇数个反相器首尾相连地串接在一起均可构成环形振荡器，而且振荡周期为T=2ntpd其中n为串联门的个数。这种振荡器的突出优点是电路极为简单。但是由于门电路的传输延迟时间极短，TTL电路只有几十纳秒，CMOS电路也不过一、二百纳秒，所以难于获得稍低一些的频

3、率，而且频率不易调节。为了克服这些缺点，引入了一些改进电路。(二)RC环形多谐振荡器在简单环形振荡电路中引进RC电路作为延时环节，形成RC环形多谐振荡器，RS为限流电阻，对门3起限流保护作用。通常RC电路产生的延迟时间远大于门电路本身的传输延迟时间tpd，所以分析时可忽略门电路的传输延迟时间，RS的阻值很小(100Ω)vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3CRSRvI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3CRSRRC环形振荡器的工作过程如下：：11010暂态1vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3

4、CRSRRC环形振荡器的工作过程如下：：00101暂态0ttttVTVT-(VOH-VOL)VT+(VOH-VOL)VOHVOLvO（vI1）vO1vO2vI3（vI2）0000振荡器的暂态时间和周期的近似计算公式为：tw1≈0.98(R∥R1)Ctw2≈1.26RCT=tw1+tw2≈0.98(R∥R1)C+1.26RC式中的R、C是外接，R1是TTL与非门中的R1。当R1>>R时，振荡周期为：T≈2.2RC(三)石英晶体多谐振荡器上述多谐振荡器中，振荡频率主要取决于门电路的输入电压上升到转换电平（阈值电压）所需要

5、的时间，所以频率的稳定性不可能很高。第一，转换电平本身就不够稳定，容易受电源和温度变化的影响；第二，电路的工作方式容易受干扰，造成电路状态转换的提前或滞后；第三，在电路状态临近转换时，电容的充、放电已经比较缓慢，转换电平的微小变化或轻微的干扰都会严重影响振荡周期。因此在对频率要求很高时，必须采取稳频措施。目前，普遍采用的稳频方法是在多谐振荡器中接入石英晶体组成石英晶体多谐振荡器。石英晶体不但频率特性稳定，而且品质因数很高，有极好的选频特性。ff0x0电感性电容性符号vI1vI2vI3vO1vO2vOG1G2G3CRS

6、R石英晶体把石英晶体与RC多谐振荡器中的电容串联起来就构成了石英晶体多谐振荡器。10.2.2单稳态触发器单稳态触发器的暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的，根据RC电路的不同接法，可分为微分型和积分型。1.电路CMOS与非门构成的微分型单稳态触发器CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器稳态为1负脉冲触发稳态为0正脉冲触发电路处于一种稳态：00110o=0c=0a)没有触发信号时，I=0设定CMOS反相器的阈值电压工作原理：b)外加触发信号电路进入暂稳态01-+³1vO1vOG2G1CDRVDDvIvI2vC1

7、RdCdvd00011011100tw≈0.7RC（1）输出脉冲宽度tw(2)恢复时间tretre3d(3)最高工作频率fmax3、主要参数的计算vC(0+)=0；vC()=VDD=RC,VTH=VDD/2=RCln2集成单稳态触发器vOvItwtwvOvItwtw不可重复触发可重复触发被重复触发没有被重复触发1.不可重复触发的集成单稳态触发器74121触发信号控制电路微分型单稳触发器电路的连接：R：外接电阻或采用内部电阻C：外接电阻容输出脉冲宽度：tw≈0.7RC电路的不可重复触发特性(1)工作原理在暂稳态期

8、间即使有触发信号输入,但由于G4门在此期间关闭，不会被再次触发，电路属于不可重复触发单稳态触发器暂稳态:Q=1Q=0100074121功能表HHA1A2BQLHLLHLLLHHHLHHHHHHLL逻辑功能表不可触发，保持稳态不变A1、A2中有一个或两个为低电平，在B端输入上升沿时电路被触发B和A1、A2、中有一个或两个为高电平，输