第九章 脉冲波形的产生和整形
DESCRIPTION
第九章 脉冲波形的产生和整形. 9.1 概述 一、获取矩形脉冲的方法 1. 脉冲波形发生电路 2. 脉冲波形整形电路 二、描述矩形脉冲特性的主要参数. 9.2 施密特触发器. 施密特触发电路的两个重要特点： 输入信号上升和下降过程中，引起输出状态转换的输入 电平是不同的，即 V T+ 不等于 V T- 。 由于输出状态转换时有正反馈过程发生，所以输出电压波形的边沿很陡，可以得到比较理想的矩形输出脉冲。. 传输特性. V o. V OH. ΔV T. V OL. V i. 2/3 V CC. 0. 1/3V CC. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第九章 第九章
脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形
9.1 9.1 概述概述一、获取矩形脉冲的方法一、获取矩形脉冲的方法1. 1. 脉冲波形发生电路脉冲波形发生电路2. 2. 脉冲波形整形电路脉冲波形整形电路
二、描述矩形脉冲特性的主要参数二、描述矩形脉冲特性的主要参数
9.2 9.2 施密特触发器施密特触发器
施密特触发电路的两个重要特点：施密特触发电路的两个重要特点：
1.1. 输入信号上升和下降过程中，引起输出状态转换的输入输入信号上升和下降过程中，引起输出状态转换的输入 电平是不同的，即电平是不同的，即 VVT+T+ 不等于不等于 VVT-T- 。。2.2. 由于输出状态转换时有正反馈过程发生，所以输出电压由于输出状态转换时有正反馈过程发生，所以输出电压
波形的边沿很陡，可以得到比较理想的矩形输出脉冲。波形的边沿很陡，可以得到比较理想的矩形输出脉冲。
1/3VCC
Vo
Vi0
传输特性VOH
VOL
2/3VCC
v I
t
O1v
t
1/3VCC
2/3VCCVT+
VT —
ΔVT
VT+VT —
ΔVT
9.2.2 9.2.2 施密特触发电路的应用施密特触发电路的应用1. 1. 用施密特触发电路进行脉冲整形用施密特触发电路进行脉冲整形
2. 2. 用施密特触发电路实现波形变换用施密特触发电路实现波形变换
3. 3. 用施密特触发电路进行脉冲鉴幅用施密特触发电路进行脉冲鉴幅
9.3 9.3 单稳态单稳态 (( 触发器触发器 )) 电路电路
特点：特点：①① 有一个有一个稳态稳态和一个和一个暂稳态暂稳态。。②② 在外界触发信号作用下，能从在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态稳态→暂稳态，维持一段，维持一段
时间后时间后自动自动返回稳态。返回稳态。③③ 暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。
2
O
v
3 CC
O
t
V
O
t
C
v
O
I
t
v
二、集成单稳态电路 二、集成单稳态电路 (74121)(74121)
extTw 69.0 CRt
可重复触发？
不可重复触发？
9.4 9.4 多谐振荡电路（自激振荡，不需要外加触发信号）多谐振荡电路（自激振荡，不需要外加触发信号）
9.5 5559.5 555 定时器定时器
美国 Signetics 公司 1972 年研制，用于取代机械式定时器。
流行的产品主要有 4 个：
BJT 两个： 555 ， 556 （含有两个 555 ）；
CMOS 两个： 7555 ， 7556 （含有两 7555 ）。
流行产品 :
9.5.1 5559.5.1 555 定时器的电路结构和工作原理定时器的电路结构和工作原理 电压比较器（电压比较器（ Comp1,Comp2Comp1,Comp2 ）） 锁存器锁存器 输出缓冲器输出缓冲器 OCOC 输出的三极管（输出的三极管（ TTDD ））
C 1v+
£vvO
电压比较器的功能：电压比较器的功能： vv++>> v v-- ，， vvOO=1=1 vv++< < vv-- ，， vvOO=0=0
1
2
6
58 4
3
7Ov,
v I2
I1v
v IC
VCC
vO555
DR
关系）功能表（输出与输入的
输 入输 入 输 出输 出
00 XX XX 低低 导通导通
11 低低 导通导通
11 不变不变 不变不变
11 高高 截止截止
11 高高 截止截止
CCV3
2 CCV3
1
CCV3
2
CCV3
2
CCV3
2
CCV3
1
CCV3
1
CCV3
1
DR I1v I2v Ov 状态DT
9.5.2 9.5.2 用用 555555 定时器接成施密特触发电路定时器接成施密特触发电路工作原理工作原理 输 入输 入 输 出输 出
00 XX XX 低低 导通导通
11 低低 导通导通
11 不变不变 不变不变
11 高高 截止截止
11 高高 截止截止
CCV3
2 CCV3
1
CCV3
2
CCV3
2
CCV3
2
CCV3
1
CCV3
1
CCV3
1
DR I1v I2v Ov 状态DT
1.1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理
C
v
5k
S
1
(2)
2/3V
(7)
(6)
v
&
放电端
I1
(3)
G
V
&
v
O1
¦̧
CC
¦̧
(4)
T
CC
¦̧
C
I2
(8)
5k
5k
2
RCC
(1)
&1
1/3VV
O2
1R
vI
v
CC2
9.5.2 9.5.2 用用 555555 定时器接成施密特触发电路定时器接成施密特触发电路
v I
t
O1v
t
1/3VCC
2/3VCC
C
v
5k
S
1
(2)
2/3V
(7)
(6)
v
&
放电端
I1
(3)
G
V
&
v
O1
¦̧
CC
¦̧
(4)
T
CC
¦̧
C
I2
(8)
5k
5k
2
RCC
(1)
&1
1/3VV
O2
1R
vI
v
CC2
OVIV
电路符号
2.2. 电压滞回特性和主要参数电压滞回特性和主要参数
（（ 22 ）主要静态参数）主要静态参数
（（ aa ）上限阈值电压）上限阈值电压 VVT+T+
vvII 上升过程中，输出电压上升过程中，输出电压 vvOO 由高电平由高电平 VV
OHOH 跳变到低电平跳变到低电平 VVOLOL 时，所对应的输入时，所对应的输入
电压值。电压值。 VVT+T+=2/3=2/3VVCCCC 。。
（（ bb ）下限阈值电压）下限阈值电压 VVT —T —
vvII 下降过程中，下降过程中， vvOO 由低电平由低电平 VVOLOL 跳变到跳变到
高电平高电平 VVOHOH 时，所对应的输入电压值。时，所对应的输入电压值。
VVT—T—=1 /3=1 /3VVCCCC 。。
（（ 33 ）回差电压）回差电压 ΔVΔVTT
ΔVΔVTT== V VT+T+ －－ VVT—T—=1 /3=1 /3VVCCCC
（ 1 ）电压滞回特性
1/3VCC
Vo
Vi0
传输特性VOH
VOL
2/3VCC
v I
t
O1v
t
1/3VCC
2/3VCCVT+
VT —
ΔVT
VT+VT —
ΔVT
集成施密特触发器集成施密特触发器
2. TTL2. TTL 集成施密特触发器集成施密特触发器 74LS1474LS14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1A
1Y
2A
2Y
3A
3Y
4A
4Y
5A
5Y
6A
6Y
V
V
DD
SS
CC40106
1. CMOS 集成施密特触发器 CC40106
1
2
3
4
5
6
7
1A
1Y
2A
2Y
3A
3Y
GND
8
9
10
11
12
13
14
4A
4Y
5A
5Y
6A
6Y
VCC
74LS14
9.5.3 9.5.3 用用 555555 定时器接成多谐振荡电路定时器接成多谐振荡电路
2
6
VCC RD
O555
3
v I2
I1v
8 4
v7
R
R
VCC
1
2
C 1 5
0.01 ¦ÌFC 1
vC
P
0
vc
t
vo
0 t
2/3VCC
1/3VCC
(6)
放电端
(2)
5k1
R
T
5k
&
C
¦̧
&
&1
G
S
C
2
5k
¦̧
¦̧
(4)
O
(3)
(7)
v
(1)
(8)
CCV
v
v
C
1
P
R
R
C
I2
2 vI1
2/3V
1/3V
CC
CC
1. 电路组成及工作原理
2.2. 振荡频率的估算振荡频率的估算
（（ 11 ）电容充电时间）电容充电时间 TT11 ：（用三要素法计算）：（用三要素法计算）
（（ 22 ） 电容放电时间） 电容放电时间 TT22
（（ 33 ）电路振荡周期）电路振荡周期 T TT T==TT11
++TT22=0.7(=0.7(RR11+2+2RR22))CC
（（ 55 ）输出波形占空比）输出波形占空比 qq
)()(
)0()(ln
111 Tvv
vvT
CC
CC
CRR )(7.0 21 CCCC
CCCC
VV
VV
3231
ln1
CRT 22 7.0
CRRTf
)2(
43.11
21
21
211
2RR
RR
T
Tq
（（ 44 ）电路振荡频率）电路振荡频率 ff
T
T1 T2
0
vc
t
vo
0 t
2/3VCC
1/3VCC
二． 占空比可调的多谐振荡器电路二． 占空比可调的多谐振荡器电路
利用二极管的单向导电性，把电容利用二极管的单向导电性，把电容 CC 充电和放电回路隔充电和放电回路隔离开，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。离开，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。
TT11=0.7=0.7RR11CC
TT22=0.7=0.7RR22CC
占空比：占空比：
21
1
21
1
21
11
7.07.0
7.0
RR
R
CRCR
CR
TT
T
T
Tq
2
6
VCC RD
O
555
3
v I2
I1v
8 4
v
7
VCC
C1 5
0.01 ¦ÌFC 1
vC
D
D1
2
1R
2R
9.5.4 9.5.4 用用 555555 定时器接成单稳态触发器定时器接成单稳态触发器
2
6
VCC RD
O
555
3
v I2
I1v
8 4
v7
VCC
C 1 5
vC
vI
R
C0.01
1
¦ÌF
（（ 11 ）无触发信号输入时电路工作在稳定状态）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当当 vvII=1=1 时，电路工作在稳定状态，即时，电路工作在稳定状态，即 vvOO=0=0 ，， vvCC=0=0 。。
1. 工作原理
（（ 22 ）） vvII 下降沿触发下降沿触发
当当 vvII 下降沿到达时，下降沿到达时， vvOO 由由 00 跳变为跳变为 11 ，电路由稳态转入暂稳态。，电路由稳态转入暂稳态。
2
O
v
3 CC
O
t
V
O
t
C
v
O
I
t
v
2
O
v
3 CC
O
t
V
O
t
C
v
O
I
t
v
2. 2. 主要参数估算主要参数估算
(1) (1) 输出脉冲宽度输出脉冲宽度 TwTw （用三要素法计（用三要素法计算）算）
t
CCCC evvvtv )]()0([)()(
)()(
)0()(ln1
WCC
CCW Tvv
vvT
（（ 22 ）恢复时间）恢复时间 ttre re
ttrere== （（ 33 ～～ 55 ）） ττ22
T
TW
WT
CCCWC evvvTv )]()0([)()(
CRVV
V
CCCC
CC 1.1
320
ln1
第 9 章 作业
9.3 9.4 9.9 9.17 9.18 9.19
9.22