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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第6章 脉冲波形的产生和整形,一、获取矩形脉冲的方法,6.1 概述,二、描述矩形脉冲特性的主要参数,1. 脉冲波形发生电路,2. 脉冲波形整形电路,V,m,脉冲幅度,T,W,正脉冲宽度,T,r,上升,时间,占空比,：,q= T,W,/ T,脉冲周期,如何学习本章的分立电路与集成器件？,一、分立的施密特、单稳、多谐电路的种类较多，只分析一种类型的工作原理，目的是使学习者了解其电路特点和相关概念，不要求掌握内部参数计算和画内部过程的波形。,二、集成施密特、单稳等电路只需掌握,v,O,与,v,i,之间的关系，内部电路及其工作原理不介绍，也不做要求。,三、555定时器是一种常用的数模混合集成电路，既要理解内部的结构,也要熟练掌握外部连接。由555定时器构成的施密特、单稳和多谐电路是本章的重点。, 施密特触发器适用于缓慢变化的信号，当输入信号,渐变,达到某一定电压值时，输出电压会发生,突变,(,电路状态转换时有正反馈过程)。, 电路有,两个,阈值电压（,V,T+,，V,T-,）。 输入信号增加和减少时，电路的阈值电压不同，电路具有如下图所示的传输特性 。,V,T,+,V,T_,V,T+,V,T_,v,o,v,I,v,o,v,I,施密特触发器的工作特点：,6.2 施密特触发器,正向传输,特性(V,T+,),负向传输,特性(V,T-,),图6.2.2,P-311,6.2.1 用门电路组成的施密特触发器,工作原理(V,T+,),门的正负向阈值电压V,TH,都是V,DD,/2,图3.3.12 P-81,V,T,+,V,T_,0,0,v,i,是渐变,v,o,是突变.,v,I,而触发器正向阈值V,T+,与负向阈值V,T-,不同,求V,T-,V,T,+,V,T_,1,1,v,i,是渐变,v,o,是突变.,v,I,结论:,施密特触发器,有两个阈值电压（,V,T+,，V,T-,）。,6.2.2 集成施密特触发器,器件实例 7413,施密特触发器的应用,一,、,波形的变换,v,o,v,I,v,o,v,T2,v,T1,t,t,t,合理选择回差电压，可消除干扰信号。,为去掉干扰信号,回差电压应如何选择？,6.2.3 施密特触发器的应用,二,、,幅度鉴别,v,o,v,I,0,0,t,t,V,th,(,V,T+,),6.2.3 施密特触发器的应用,三、波形整形,1、单稳态触发器特点：,在外界触发信号作用下，电路能从,稳态暂稳态,，,维持一段时间后,自动,返回稳态。,暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。,6.2.3 单稳态触发器,电路有一个,稳态,和一个,暂稳态,。,2、关于,“单稳态” 、“双稳态” 、“无稳”的概念,触发器有“0”和“1”两个稳定状态,故又可其为,双稳态电路,1,G1和G2为TTL门电路,1、工作原理分析,图6.3.5 P-322,1,0,1,1,0,0,1,1,0,稳态,暂稳态,0,1,二、积分型单稳电路,输出脉宽：,t,TR,t,w,也就是,暂稳态的时间,2. 性能参数计算,求t,w,利用一阶RC电路公式,结论：单稳电路有多种，但动作特点是一样的。,6.3.2 集成单稳态触发器,一,、集成单稳态触发器74 121电路结构 和框图,C,ext,R,ext,C,ext,U,o,R,int,V,cc,GND,B,A,2,A,1,U,o,3,4,5,1,6,7,10,11,9,14,74121,等效内部电路见,P-324,输入端：A,1,、A,2,、B，输入触发脉冲,外接元件端：Rext、Cext，决定暂稳态的时间。,输 入,输 出,A,1,A,2,B,v,O,0,X,1,0,1,X,0,1,0,1,X,X,0,0,1,1,1,X,0,1,电平,触发,1,1,1,1,1,0,X,X,0,脉冲,触发,二、集成单稳态触发器74121的功能表,表6.3.1 P325,1、不可重复触发,触发进入暂稳态时，再加触发脉冲无效,t,U,I,T,W,U,O,t,2、可重复触发,触发进入暂稳态时，再次触发有效，输出脉冲可再维持一个脉宽。,t,U,I,U,O,t,T,W,三、分类,四,、集成单稳态触发器应用,t,w,6.4 多谐振荡器,多谐振荡器,V,CC,多谐振荡器,是一种自激振荡器，电路在接通电源后无需外接触发信号就能产生一定频率和幅值的矩形波脉冲波或方波。,振荡器特点：不需触发信号,无输入端。,开关电路,延时环节,开关器件：产生高、低电平；,多谐振荡器电路应由哪几部分组成？,反馈延迟环节：,利用,RC,电路的充放电特性实现延时，将输出电压恰当地反馈给开关器件使之改变输出状态，以获得所需要的振荡频率。,多谐振荡器组成,6.4.1 对称式多谐振荡器,1、电路组成（TTL门）,2、工作原理,则,暂态,：,v,I1,=1、,v,O1,=0、,v,0,2,=1,；, 设某一时刻，电路出现,v,I1,，,v,O1,=0、,v,O2,=1,的状态，,C,1,充电,v,i2,= V,TH,时，,进入暂态,：,v,i1,=0、,v,o1,=1、,v,o2,=0,C,2,充电,v,i1,= V,TH,时,G,1,导通,v,O1,=0,v,i1,v,o1,=1,返回暂态,G,2,导通,v,o,2,=0,C,1,开始充电、C,2,放电,1,0,1,0,1,0,3、电压波形,1,0,1,0,0,1,振荡器进入第一暂态,C,1,充电,C,2,放电.,振荡器进入第二暂态,C,1,放电，C,2,充电.,结论,：,多谐振荡器只有两个暂态,暂态时间由充电参数决定。,这里参数计算不作要求。,图6.4.5 P331,1、组成,利用门电路的传输延迟时间,t,pd,， 将奇数个反相器首尾相接。,v,O1,v,O2,v,O3,1,G,1,1,G,2,1,G,3,2、工作波形,t,v,O1,t,v,O2,t,v,O3,t,pd,3、计算,T,W,= n,t,pd,；,T,=,2T,W,=,2n,t,pd,；,一般，,t,pd,=,TTL,类几十,ns,CMOS,类几百,ns,（,所以，环形振荡器的振荡频率f 特别高）,为了获得较低的、可调的f ，可在环形回路中增加RC延时环节。,T,W,n是门的数目。,环形振荡器工作原理,0,1,0,1,1,0,1,0,0,4、实用的环形振荡器,用施密特触发器构成多谐,3,、,构成矩形波振荡器,C,v,o,v,I,R,1,v,o,v,I,V,T+,V,T_,V,OL,V,OH,T,1,T,2,0,t,0,t,0,1,1,0,C充电,C放电,4、电路改进,占空比可调电路如图：,1,C,v,I,v,O,R,2,R,1,+,充电经过R,2,，放电经过R,1,，,T,1,= R,2,C ln ,V,DD,-,V,T,-,V,DD,-,V,T+,T,2,= R,1,C ln ,V,T+,V,T,-,q =T,1,/T,T=T,1,+T,2,调节R,1,或 R,2,，即可调节,q,P-487,年,美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。,巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。,6.4.5 石英晶体多谐振荡器,6.5.1 555定时器 （数/模混合IC）,一、电路结构, 分压电路：,V,CC,/,3,，2V,CC,/,3,。,6.5,555定时器及其应用, 基本RS触发器, 输出缓冲器（G,3,G,4,）,开关三极管（T,D,）,受G,3,输出状态控制,即与,v,O,状态有关,。,电压比较器：,C,1,为反相比较器,C,2,为同相比较器。,二,、555定时器的框图与片端,低电平触发端,高电平触发端,放电端,置0端,电源端,外接电压端,输出端,接地端,2、6、7、5,、3五端之间的关系一定要清楚！,三、功能表,输 入,输 出,(,4,),v,I1,(,6,),v,I2,(,2,),Vo(,3,),T,D,(,7,),0,X,X,0,导通,1,0,导通,1,不变,不变,1,1,截止,1,1,截止,0,1,0,导通,1,0,1,0,1,1,1,截止,图6.5.1,P-348,表 6.5.1 555定时器功能表,1,1,0,0,Vo和T,D,状态,维持不变,0,1,0,截止,复习基本SR触发器的逻辑功能,结论：,在 4端=高电平条件下，只要2端,，则,V,o,=,1。,输 入,输 出,0,X,X,0,导通,1,0,导通,1,不变,不变,1,1,截止,1,1,截止,6.5.2 用555定时器接成施密特触发器,2、工作原理,1、电路组成,6.5.3,用555定时器组成单稳态触发器,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,T,V,O,V,I2,V,I1,输 出,输,入,a、接通电源,，设,v,C,=0,v,o,=0,T,D,导通，电路进入稳态。,v,c,=0,2、工作原理,1、电路组成,v,I1,=,0,v,I2,=1,0,V,CC,只要,v,I1,(V,CC,/3),，,v,o,=0的,稳态一直维持下去。,t,v,O,V,OH,o,v,I,o,t,v,C,o,1,3,V,CC,2,3,V,CC,t,t,2,t,1,0,、用555定时器组成单稳态触发器,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,T,V,O,V,I2,V,I1,输 出,输,入,b、当输入信号,下降沿,到达时,电路进入暂稳态,。,t,W,t,w,=,RC,1n3 1.1,RC,c、电容放电, 电路自动返回到稳态,1、工作原理,单稳的低电平触发脉冲间隔时间若小于,t,W,，,会出现什么情况？,暂稳态时间t,W,推导,o,t,o,t,v,o,V,OH,o,v,I,t,0,v,C,2,3,V,CC,1,3,V,CC,t,W,5端外接电源的单稳电路,+E,t,0,t,0,t,0,v,I,v,C,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,O,t,W,单稳触发脉冲低电平时间过长问题。,解决办法:,在触发端加微分电路,.,如果低电平时间超过1.1RC,则单稳态时间t,W,无法计算。,习题6.26：,3,、,用555定时器组成可重复触发单稳,555,7,6,2,1,8,4,3,5,R,R,1,C,T,+,-,v,o,v,I,V,CC,0.01,F,0,0,0,t,t,t,v,I,v,C,v,O,V,CC,V,CC,t,W,(补充题,不作要求),、用555定时器组成多谐振荡器,R,1,R,2,v,O,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,C,0,t,1,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,T,V,O,V,I2,V,I1,输 出,输,入,截止,导通,（P-353）,1、电路组成,2、工作原理,设,v,C,在初始时间为0.,555定时器组成多谐振荡器,R,1,R,2,v,2,3,V,CC,1,3,V,CC,v,C,0,t,2,t,2,=,R,2,C,1n20.7,R,2,C,不变,不变,导通,0,截止,1,导通,0,T,V,O,V,I2,V,I1,输 出,输,入,振荡周期:,T=t,1,+t,2,=,(,R,1,+,2,R,2,),Cln,2,问题,：,如果5端外接电源E，将有什么区别,？,占空比可调的多谐振荡器,图示电路是用两个555定时器接成的开机延时报警器。当开关S断开后，经过一定的延迟时间后扬声器发出声音。如果在延迟时间内S重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定的参数下，求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。已知G1是CMOS反相器，输出的高、低电平分别为V,OH,12V，V,OL,0V。,习题6.31 构成延迟报警器,延迟时间： t,W,=1.1,RC,扬声器频率：,图 用 555 定时器构成的模拟声响发生器,(,a,) 电路图； (,b),波形图,构成模拟声响发生器,某年试题：（1）.两片555各组成什么电路？,（2）.简要分析各电路及LED管闪烁的原理。,（3）.求发亮、熄灭的时间和闪烁周期。,构成间歇闪光灯,解：, U,1,构成多谐,U,2,构成单稳。,V,OH,v,o,1,1,3,V,CC,t,2,t,1,t,0,2,3,V,CC,v,C2,v,o,2,t,0,t,0,v,o1,为高电平时间,： t,1,= 0.7(R,1,+R,2,)C,1,v,o1,为低电平时间,： t,2,= 0.7R,2,C,1,LED,发亮时间： t,3,= R,3,C,2,ln3,LED,熄灭时间： t,4,= t,1,+ t,2,t,3,LED,闪烁周期： T = t,1,+ t,2,t,3,本章作业,6.25;,6.26;,6.28;,6.29;,6.31;,1.实验内容,：,中规模计数器,时间：星期天下午,本 周 实 验,3.分 组： 一组14:30 ；二组16：30,0000, 0001 0010 0011 ,1001, 0101 0100 ,、画出用74161和7400构成7进制计数器的电路图。,、画出用7490和7400构成7进制计数器的电路图。,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,0000, 0001 0010 0011 ,0110, 0101 0100 ,用同步置0法,2.预习要求：,0110,、用7490分别接成五进制和十进制计数器。,用异步置9法,
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