第八章脉冲波形产生1课件.ppt

1、56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-1 MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY本本 课课 程程 安安 排排十五周停课，做大作业：数字钟设计十五周停课，做大作业：数字钟设计十六周：第十六周：第8 8、7 7章章十七周：第十七周：第9 9章章十八周：每班到实验室

2、制作数字钟。十八周：每班到实验室制作数字钟。156-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-2 MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY第八章第八章 脉冲信号的变换与产生脉冲信号的变换与产生8.1 8.1 单稳态触发器单稳态触发器8.2 8.2 施密特触发器施密特触发器

3、8.3 8.3 多谐振荡器多谐振荡器8.4 5558.4 555定时器及其应用定时器及其应用256-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-1.单稳态触发器的显著特点：单稳态触发器的显著特点：(1).它具有稳态和暂稳态它具有稳态和暂稳态(暂态暂态)两个不同的工作状态；两个不同的工作状态；(2).在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂态，在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂态，但暂态维持一段时间后，会自动返回到稳态。但暂态维持一

4、段时间后，会自动返回到稳态。(3).暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与暂态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与 触发脉冲的宽度和幅度无关。触发脉冲的宽度和幅度无关。如：声控灯如：声控灯356-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-稳态为稳态为1有外部触发有外部触发暂态暂态自动返转自动返转暂态暂态稳态为稳态为0有外部触发有外部触发自动返转自动返转学习的重点学习的重点:为什么会自为什么会自动返回动返回?需需多少时间多少时

5、间?41.单稳态触发器的显著特点：单稳态触发器的显著特点：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-2.单稳态触发器的组成：单稳态触发器的组成：逻辑门逻辑门RCRC电路电路微分型微分型积分型积分型微分电路微分电路（RC较小）较小）：CRviv0viv0VImVIm在在vi突变的瞬间：突变的瞬间：v0=VIm此后，此后，C开始充电，开始充电，v0按按指数规律下降，因指数规律下降，因RC较较小故小故v0下降很快。下降很快。556

6、-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-CRviv0viv0VIm在在vi突变的瞬间：突变的瞬间：v0=0此后，此后，C开始充电，开始充电，v0按指数规律上升，因按指数规律上升，因RC较大故充电较慢。较大故充电较慢。6积分电路积分电路（RC较大）较大）：2.单稳态触发器的组成：单稳态触发器的组成：逻辑门逻辑门RCRC电路电路微分型微分型积分型积分型56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COL

7、LEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-8.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理1)确定稳态：确定稳态：电源接通后，在没电源接通后，在没有外来触发脉冲时电路有外来触发脉冲时电路处于稳定状态：处于稳定状态：VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd756-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTU

8、RAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2若稳态为若稳态为v01=1,v02=00001000011100所以，在没有触发脉所以，在没有触发脉冲的作用下：冲的作用下：v01=1,v02=0Rd88.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理1)确定稳态：确定稳态：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING C

9、OLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI200所以，电路经过一定所以，电路经过一定时间后：时间后：v01=1,v02=0若稳态为若稳态为v01=0,v02=1110010001电路的稳态为电路的稳态为v01=1,v02=0Rd9若稳态为若稳态为v01=1,v02=08.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器1.1.电路组成及

10、工作原理电路组成及工作原理1)确定稳态：确定稳态：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2Cd和和Rd组成微分电路组成微分电路12)若有脉冲触发：若有脉冲触发：VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd10viv0VImVIm1001 01电路进入暂态。电路进入暂态。0001电路又回到稳态。电路又回到稳态。1108.1.1 8.1.1 用用CMO

11、SCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-2.2.主要参数的计算主要参数的计算VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd101).1).暂态宽度暂态宽度t tW W暂态宽度暂态宽度t tW W取决于取决于RCRC充放电时间常数充放电时间

12、常数.()(0)()ccWcTHvvtRCLnvV-=-取：取：vc(0+)=0，vc()=VDD，=RC，VTH=VDD/2020.7DDWDDTHVtRCLnRCLnRCVV-=-118.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI1 1VCCG2RV0

13、2V01+-CdvI2Rd102).2).恢复时间恢复时间t trere暂稳态结束后暂稳态结束后,要使电路恢复到触发前的起始要使电路恢复到触发前的起始状态状态,还需要经一段恢复时间还需要经一段恢复时间,使电容上的电荷使电容上的电荷释放完。释放完。(3 5)rett=128.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器2.2.主要参数的计算主要参数的计算56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态

14、 触触 发发 器器52-VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2VDDG1VI1 1VCCG2RV02V01+-CdvI2Rd103).3).最高工作频率最高工作频率f fmaxmax设触发信号设触发信号v vI I的周期为的周期为T,T,为了使单稳态电路能正为了使单稳态电路能正常工作常工作,应满足应满足:T(t:T(tw w+t+trere););其最高工作频率为其最高工作频率为;1maxmin1wrefTtt=+138.1.1 8.1.1 用用CMOSCMOS门电路组成的微分型单稳态触发器门电路组成的微分型单稳态触发器2.2.主要参数的计算主要参数的计算56-MECHAN

15、ICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：在进入暂稳态期间，若有触发脉冲作用，电路在进入暂稳态期间，若有触发脉冲作用，电路的工作过程不受其影响。只有当电路的暂稳态结束的工作过程不受其影响。只有当电路的暂稳态结束后，触发信号脉冲才会影响电路状态。电路输出脉后，触发信号脉冲

16、才会影响电路状态。电路输出脉宽由宽由RC参数确定参数确定v0vIv0vItwtwtw741211456-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-1)1)电路组成：电路组成：电路由三部分组成电路由三部分组成输入控制电路输入控制电路微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器输出缓冲器输出缓冲器外接决定暂态宽度的外接决定暂态宽度的R RextextC Cextext电路电路,其暂态宽度其暂态宽度t tW W：0.69WextexttR C=

17、158.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：7412156-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-168.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：741211)1

18、)电路组成：电路组成：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-178.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：741211)1)电路组成：电路组成：14756-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL U

19、NIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-QNCA1A2BQGNDVCCNCRext/CextNCCextRintNC74121A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121182)2)符号：符号：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UN

20、IVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-CRextVCC外接外接R RextextC Cextext电路电路如果使用内部定时电阻如果使用内部定时电阻R Rintint：192)2)符号：符号：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND77412156-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SAN

21、DONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-触发方式触发方式 3个触发信号输入端：个触发信号输入端：A1、A2、B。若若A1、A2两个中至少有两个中至少有一个为低电平，一个为低电平，B发生发生由由0到到1的正跳变。的正跳变。202)2)符号：符号：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND774121CRext

22、VCC56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-若若B为高电平，为高电平，A1、A2两个中至少有一个为高两个中至少有一个为高电平，并且有一个或两电平，并且有一个或两个产生由个产生由1到到0的负跳变的负跳变VCC212)2)符号：符号：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCext

23、RextCextRintVccv0v0543161011149GND774121CRextVCC56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-222)2)符号：符号：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：A1A2BCextRextCextRintVccv0v0543161011149GND77

24、412156-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-CRextVCC使用外接电阻使用外接电阻Rext的电路连接的电路连接tw=0.7RextC使用内部电阻使用内部电阻Rint的电路连接的电路连接下降沿触发时的连接方式下降沿触发时的连接方式.tw=0.7RintC当电容在当电容在10pF10F之间，之间，得到的暂稳态取值范围在得到的暂稳态取值范围在20ns 200msA1A2BCextRextCextRintVccv0v0543

25、161011149GND774121VCC233)3)定时：定时：8.1.2 8.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器可重复触发型可重复触发型不可重复触发型不可重复触发型1.1.不可重复触发集成单稳态触发器：不可重复触发集成单稳态触发器：56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器52-在暂稳态期间，若在在暂稳态期间，若在t （t VTHv0=1当当vI下降到下降到vI=VTH且再下降一点点时且再下降一点点时,又会发生一又会发生

26、一个正反馈过程个正反馈过程:vIv01v0瞬间使瞬间使v01VDD，v00 vIVT+v0ttVDDVT-8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器1.电路形式电路形式2.工作原理工作原理56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-4211R1R2G1G2vIv0v01vIT-THv0由由1状态转换为状态转换为0状态时对应的输入电平状态时对应的输入电平vI

27、 为为:122TTHTHDDDDTHVVVVRRVV由此的由此的VT-:v0DD121TTHRVVR-骣=-桫8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器1.电路形式电路形式2.工作原理工作原理56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-4311R1R2G1G2vIv0v01vI3.电压传输特性电压传输特性tt0vIv00UTUTVOLVOHtt0vIv00

28、UTUTUOLUOHvIvOVT+VT-VTHvIvOUT+UT-R1R22VTH4.结论结论121TTHRVVR+骣=+桫121TTHRVVR-骣=-桫122TTTHRTVVVR+-D=-=8.2.1 用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器1.电路形式电路形式2.工作原理工作原理56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-8.2.2 集成施密特触发器集成施密特触

29、发器CC401061.电路形式和符号电路形式和符号施密特电路施密特电路整形电路整形电路输出电路输出电路2.工作原理（自学）工作原理（自学）4456-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用一、波形变换一、波形变换二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰三、用于三、用于 脉冲鉴幅脉冲鉴幅4556-MECHANICAL&ELECTRIC

30、AL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-一、波形变换一、波形变换 利用施密特触发器在状态转换过程中的正反馈作利用施密特触发器在状态转换过程中的正反馈作用，用，可以将边沿变化缓慢的周期性信号（如正弦波可以将边沿变化缓慢的周期性信号（如正弦波、三角波等）变换成边沿陡峭的矩形脉冲。三角波等）变换成边沿陡峭的矩形脉冲。将不规则的将不规则的波形波形变换成变换成边沿陡峭的矩形波形。边沿陡峭的矩形波形。468.2.3 施密特触发器

31、的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰 矩形波经过传输后波形往往会发生畸变，矩形波经过传输后波形往往会发生畸变，其中其中比较常见的有如图所示的三种情况：比较常见的有如图所示的三种情况：矩形波的边沿变缓矩形波的边沿变缓在矩形波的边沿处产生振荡在矩形波的边沿处产生振荡矩形波被叠加上干扰矩形波被叠加上干扰478.2

32、.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-48二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发

33、 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-v0t49二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-50二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLE

34、GE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-如如.转速测量装置转速测量装置反光片反光片VCCvOvOtVT+VT-tvO51二、脉冲整形和抗干扰二、脉冲整形和抗干扰8.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发

35、 器器52-三、用于三、用于 脉冲鉴幅脉冲鉴幅 从一系列幅度不等的脉冲中，鉴别出幅度超过从一系列幅度不等的脉冲中，鉴别出幅度超过某一电压值的波形。某一电压值的波形。528.2.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用56-MECHANICAL&ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE OF SANDONG AGRICULTURAL UNIVERSITY8.1 8.1 单单 稳稳 态态 触触 发发 器器8.2 8.2 施施 密密 特特 触触 发发 器器52-本讲小结本讲小结8.1 8.1 单稳态触发器单稳态触发器8.2 8.2 施密特触发器施密特触发器单稳态触发器的显著特点；单稳态触发器的显著特点；集成单稳态触发器集成单稳态触发器应用应用施密特触发器的特点；施密特触发器的特点；集成施密特触发器集成施密特触发器CC40106应用应用53