数字电子技术脉冲波形产生及整形课件.ppt

1、数字电子技术脉冲波形产生及整形数字电子技术脉冲波形产生及整形 在前面各章的讨论中，常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号，在前面各章的讨论中，常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号，如触发器就需要时钟脉冲（如触发器就需要时钟脉冲（CP），等等。事实上，现代电子系统都离不开脉冲信号。获），等等。事实上，现代电子系统都离不开脉冲信号。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生；直接产生；利用已有信号变换得到。利用已有信号变换得到。与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信号要用脉冲振荡器。与产生模拟信号要用模拟振荡器一样，产生脉冲信号要

2、用脉冲振荡器。脉冲波形变脉冲波形变换则包括脉冲宽度、幅度、相位及上升和下降时间等等的改变，通过变换，使这些特性换则包括脉冲宽度、幅度、相位及上升和下降时间等等的改变，通过变换，使这些特性符合要求。符合要求。本章将介绍常用的脉冲变换电路本章将介绍常用的脉冲变换电路单稳态触发器和施密特触发器，脉冲产生电单稳态触发器和施密特触发器，脉冲产生电路路多谐振荡器，和一种多用途的定时电路多谐振荡器，和一种多用途的定时电路555定时器。定时器。掌握脉冲电路的基本分析方法掌握脉冲电路的基本分析方法 掌握常用脉冲电路的工作原理掌握常用脉冲电路的工作原理 掌握几种集成电路的应用掌握几种集成电路的应用 理解双稳态理解

3、双稳态单稳态单稳态无稳态等几种电路无稳态等几种电路 原理的内在联系原理的内在联系Email me please if you have any questions:win_ 脉冲电路分析的关键脉冲电路分析的关键 微分型单稳态触发器、晶体振荡器、微分型单稳态触发器、晶体振荡器、555定时器的基本原理定时器的基本原理74221、4538、4098、74HC14、555 等集成电路的应用等集成电路的应用8.1.1 8.1.3 8.1.2 8.1.4 8.1.1 RC积分电路积分电路 电路条件：电路条件：=RC tW tW输入脉冲宽度输入脉冲宽度tW 8.1.1 RC微分电路微分电路 电路条件：电路条

4、件：=RC tW tW输入脉冲宽度输入脉冲宽度tW8.1.2 A以微分型为例以微分型为例8.1.2 ABABQQVth 8.1.2 ABABQQVth 8.1.2 ABABQQVth 稳稳 态态稳稳 态态暂稳态暂稳态8.1.2 ABABQQVth tWtre暂稳态时间暂稳态时间恢复时间恢复时间8.1.2 AB计算计算 tW及及tre运用运用“三要素法三要素法”：UB(0+)=VCC UB()=0=RC（忽略其他电阻）uB(t)=UB()+UB(0+)UB()=VCCtete若 Vth=VCC则 tW 0.7=0.7RC tre=(35)re 试设计一自动延时楼道照明灯。试设计一自动延时楼道照明

5、灯。几点讨论：几点讨论：反馈环节也可采用反馈环节也可采用RC积分电路（见习题积分电路（见习题6-5）。）。若采用若采用TTL门电路，为保证稳态时门门电路，为保证稳态时门2输入低电平，电阻输入低电平，电阻R必须小于某一数值。采用必须小于某一数值。采用 CMOS 电路无此限制。电路无此限制。为减小恢复时间为减小恢复时间tre，可在，可在R上并联一个二极管，给电容上并联一个二极管，给电容C提供放电回路。提供放电回路。若输入脉冲过宽（若输入脉冲过宽（tAtW），电路工作可能不正常时，可在输入端另加一），电路工作可能不正常时，可在输入端另加一RC微分电路，形微分电路，形成短输入脉冲。成短输入脉冲。采用或

6、非门电路同样可构成单稳电路。采用或非门电路同样可构成单稳电路。设计一微分型单稳态触发器：设计一微分型单稳态触发器：采用采用 CMOS 或非门、或非门、输入信号较宽、输入信号较宽、tre较短，设计电路并画出波较短，设计电路并画出波形。形。8.1.2 ABABQQVth tWtreRdCd。+VDD8.1.2 ABQQVth tWtreABRdCd。+VDDA8.1.2 Vth tWtreABRdCd。+VDDAABQQA8.1.3 常用集成单稳态触法器：常用集成单稳态触法器：54/74121，54/74221，54/74HC123，CD4098，CD4538等等。74221TTL双单稳态触发器4

7、538CMOS双单稳态触发器8.1.4 8.1.4 “看门狗看门狗”（Watching Dog)试举出不少于试举出不少于3种的单稳态触发器应用实例，并尽可能说明其原理。种的单稳态触发器应用实例，并尽可能说明其原理。8.2.2 8.2.1 8.2.3 8.2.18.2.18.2.18.2.18.2.1 施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压，二者的差值电路具有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压，二者的差值称为回差。输出电平的变化滞后于输入，形成回环。称为回差。输出电平的变化滞后于输入，

8、形成回环。与双稳态触发器和单稳态触发器不同，施密特触发器属于与双稳态触发器和单稳态触发器不同，施密特触发器属于“电平触发电平触发”型电路，型电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。不依赖于边沿陡峭的脉冲。特点：特点：8.2.18.2.18.2.1 电路举例一电路举例一8.2.1 电路举例二电路举例二 电路举例三电路举例三8.2.18.2.2 施密特触发器就是带有回差特性的门电路。施密特触发器就是带有回差特性的门电路。如如74HC14 和和74HC132等。等。74HC14：六反相器，：六反相器，74HC132：四四2与非门。在与非门。在VDD=6V时，典型回差为时，典型回差为0.91.2V。8.2.3

9、8.2.3 试举出不少于试举出不少于3种的施密特触发器应用实例，并尽可能说明其原理。种的施密特触发器应用实例，并尽可能说明其原理。8.3.0 8.3.1 单稳回忆单稳回忆8.1.2 A以微分型为例以微分型为例8.3.0 A8.3.0 对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：8.3.0 ABQQVth Vth 对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：8.3.0 ABQQVth Vth 对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：8.3.0 ABQQVth Vth 对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：8.3.0 ABQQVth Vth 暂稳态暂稳态1暂稳态暂稳态2对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：8.3.0 ABQQVth Vth

10、 T=tW1+tW2tW1tW2若若R1=R2，C1=C2，则则T=2tW=1.4RC 对称多谐振荡器：对称多谐振荡器：“多谐多谐”8.3.0 其他多谐振荡器：其他多谐振荡器：8.3.0 其他多谐振荡器：其他多谐振荡器：8.3.0 其他多谐振荡器：其他多谐振荡器：8.3.0 其他多谐振荡器：其他多谐振荡器：8.3.1 8.3.1 R=5k输出级的驱动电流输出级的驱动电流200mA VCC:4.518V电源及驱动电源及驱动:美国美国Signetics公司公司 1972年研制，用于取代机械式定时器。年研制，用于取代机械式定时器。流行的产品主要有流行的产品主要有4个：个：BJT两个：两个：555，5

11、56（含有两个（含有两个555）；）；CMOS两个：两个：7555，7556（含有两个（含有两个7555）。）。流行产品流行产品:应用实例应用实例:应用练习应用练习:用一片用一片7556制作一个制作一个“丁冬丁冬”门铃。门铃。本章小结本章小结 1.从电路结构和工作原理上看，基本从电路结构和工作原理上看，基本RS触发器、单稳态触发器和多谐振荡器具有相似的形触发器、单稳态触发器和多谐振荡器具有相似的形式。但由于其反馈电路的不同，即基本式。但由于其反馈电路的不同，即基本RS触发器采用双侧导线反馈到门电路的输入端，单稳态触发器采用双侧导线反馈到门电路的输入端，单稳态触发器保留一侧导线而将另一侧改为带有

12、惰性元件（通常是电容）的反馈网络，多谐振荡器的触发器保留一侧导线而将另一侧改为带有惰性元件（通常是电容）的反馈网络，多谐振荡器的双侧均改为带有惰性元件的反馈网络，致使三者的工作特性具有本质的区别：基本双侧均改为带有惰性元件的反馈网络，致使三者的工作特性具有本质的区别：基本RS触发器具触发器具有两个稳态、单稳态触发器具有一个稳态，而多谐振荡器没有稳态。有两个稳态、单稳态触发器具有一个稳态，而多谐振荡器没有稳态。2.单稳态触发器和多谐振荡器中的暂稳态时间正比于电路的时间常数，也就是说，暂稳态过单稳态触发器和多谐振荡器中的暂稳态时间正比于电路的时间常数，也就是说，暂稳态过程通常是由其自身的电路参数决

13、定的，不需要外部的程通常是由其自身的电路参数决定的，不需要外部的“触发触发”。但在有些情况下，系统中的振。但在有些情况下，系统中的振荡信号可能要求与其他信号荡信号可能要求与其他信号“同步同步”，所以外部的触发信号有时也是需要的。无论电路的具体，所以外部的触发信号有时也是需要的。无论电路的具体结构如何，凡是含有结构如何，凡是含有RC元件的脉冲电路，分析的关键就是电容的充放电，而关键连接点就是与元件的脉冲电路，分析的关键就是电容的充放电，而关键连接点就是与电容相连的门电路的输入端。电容相连的门电路的输入端。本章小结本章小结 3.施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门，属于施密特触发器是具有滞后特性

14、的数字传输门，属于“电平触发电平触发”型电路，它的翻转不依赖型电路，它的翻转不依赖于边沿陡峭的脉冲。施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。于边沿陡峭的脉冲。施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。555定时器是一种应用广泛的定时器是一种应用广泛的集成电路，它是早期模拟电路和数字电路结合的典范。集成电路，它是早期模拟电路和数字电路结合的典范。本章小结本章小结 4.作为产品的实例，本章介绍了几种中、小规模集成电路：作为产品的实例，本章介绍了几种中、小规模集成电路：74121、74221不可重复触发不可重复触发型单稳态电路；型单稳态电路；4538、4098可重复触发型单稳态电路；可重复触发型单稳态电路；74HC14、74HC132高速高速CMOS施密特触发器；施密特触发器；555、556、7555、7556定时器。定时器。本章小结本章小结2020/11/570谢谢观赏！