1、脉冲波形的产生和整脉冲波形的产生和整形形脉冲波形的产生和整形2第六章第六章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形6.1 6.1 概述概述6.2 5556.2 555定时器及其应用定时器及其应用6.3 6.3 施密特触发器施密特触发器6.4 6.4 单稳态触发器单稳态触发器6.5 6.5 多谐振荡器多谐振荡器 脉冲波形的产生和整形3 6.1.1 6.1.1 常见的几种脉冲信号波形常见的几种脉冲信号波形 “脉冲脉冲”是指脉动和短促的意思。我们所是指脉动和短促的意思。我们所讨论的脉冲信号是指在短暂时间间隔内作用于讨论的脉冲信号是指在短暂时间间隔内作用于电路的电压或电流。从广义来说电路的电压或电流
2、。从广义来说,各种非正弦各种非正弦信号统称为脉冲信号。脉冲信号的波形多种多信号统称为脉冲信号。脉冲信号的波形多种多样样,图图6.16.1给出了几种常见的脉冲信号波形。给出了几种常见的脉冲信号波形。6.1 概述概述脉冲波形的产生和整形4(a)(b)(c)(d)(e)(f)图图6.1 6.1 几种常见的脉冲信号波形几种常见的脉冲信号波形(a)(a)矩形波；矩形波；(b)(b)方波；方波；(c)(c)尖脉冲；尖脉冲；(d)(d)锯齿波；锯齿波；(e)(e)三角波；三角波；(f)(f)阶梯波阶梯波脉冲波形的产生和整形56.1.2 矩形脉冲的参数矩形脉冲的参数(1)(1)脉冲幅度脉冲幅度U Um m(2
3、)(2)脉冲宽度脉冲宽度t tw w(3)(3)上升时间上升时间t tr r(4)(4)下降时间下降时间t tf f(5)(5)脉冲周期脉冲周期T T或或占空比占空比q=tw/TtrtfTUmtw0.9Um0.5Um0.1Um脉冲波形的产生和整形66.2 555定时器及其应用定时器及其应用 555定时器是将模拟电路和数字电路集成于定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。目前得到了非常广泛的应用。脉冲波形的产生和整形76.2.1 555定时器的结构与功能定时器的结构与功能1 1、555定时器
4、的结构定时器的结构 1&CO TH TL+VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q 电平触发端电平触发端电压控制端复位端电平有效放电端4.516V外接外接电容电容200mA低于低于VCC1-3V脉冲波形的产生和整形8电压比较器的功能：v+v-，vO=1 v+v-，vO=0（3）基本RS触发器、（4）放电三极管T及缓冲器G。二、555定时器的电路组成（1）Vco不用时，通过0.01F 接地。（2）正常工作时，置零端接高电平。+大-小输出1由以下几部分组成：（1）三个阻值为5k的电阻组成的分压器。（2）两个电压比较器C1和C2。
5、脉冲波形的产生和整形9 1&CO TH TL+VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q 001R=0时，Q=1，uo=0，T导通。三、三、555定时器的工作原理定时器的工作原理脉冲波形的产生和整形10 1&CO TH TL+VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/300011R=1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。脉冲波形的产生和
6、整形11 1&CO TH TL+VCC uO D 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。2VCC/3VCC/310011110R=1、VTH 2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=0，Q=1、Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH 2VCC/3、VTL VCC/3时，C1=1、C2=0，Q=0、Q=1，uo=1，T截止。R=0时，Q=1，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH2V
7、CC/3、VTLVCC/3时，C1=0、C2=1，Q=1、Q=0，uo=0，T饱和导通。R=1、VTH 2VCC/3、VTLVCC/3时，C1=1、C2=1，Q、Q不变，uo不变，T状态不变。R脉冲波形的产生和整形13 施密特触发器是波形变换电路。施密特触发器是波形变换电路。施密特电路的特点施密特电路的特点:有两个稳定状态有两个稳定状态 输入信号在上升和下降过程中，电路状态输入信号在上升和下降过程中，电路状态 转换的输入电平不同转换的输入电平不同 电路状态转换时有正反馈过程，使输出波电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡形边沿变陡6.3 施密特触发器施密特触发器 脉冲波形的产生和整形1
8、4一、电路组成一、电路组成脉冲波形的产生和整形15二、工作原理二、工作原理上限阈值电压上限阈值电压V VT+T+=（2/32/3）V Vcccc下限阈值电压下限阈值电压V VT-T-=（1/31/3）V VccccVccVVVTTT31回差电压回差电压施密特触发器电压传输特性曲线vIvOoCCV31CCV32脉冲波形的产生和整形16(a)UDD6215348uo0.01 FuiCB555二、工作原理二、工作原理uo ui(b)逻辑符号 脉冲波形的产生和整形17主要用于主要用于波形变换、脉冲整形波形变换、脉冲整形及及脉冲鉴幅脉冲鉴幅等。等。三、施密特触发器的应用施密特触发器的应用1.1.波形变换
9、波形变换将变化缓慢的非矩形波变换为矩形波。将变化缓慢的非矩形波变换为矩形波。IvOvTVTVCCV32CCV31(a)UDD6215348uo0.01 FuiCB555脉冲波形的产生和整形18IvOvTVTVCCV32CCV312.脉冲整形脉冲整形 将一个不规则的或者在信号传送过程中受到干扰而变坏的波形经过将一个不规则的或者在信号传送过程中受到干扰而变坏的波形经过施密特电路，可以得到良好的波形施密特电路，可以得到良好的波形,这就是施密特电路的整形功能。这就是施密特电路的整形功能。(a)UDD6215348uo0.01 FuiCB555脉冲波形的产生和整形193.脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别 利用施
10、密特电路利用施密特电路,可以从输入幅度不等的一串脉冲中可以从输入幅度不等的一串脉冲中,去掉幅度较小的脉去掉幅度较小的脉冲冲,保留幅度超过保留幅度超过V VT+T+的脉冲的脉冲,这就是幅度鉴别。这就是幅度鉴别。VT+VT-(a)UDD6215348uo0.01 FuiCB555脉冲波形的产生和整形20施密特触发器总结施密特触发器总结有两个稳定状态有两个稳定状态脉冲周期取决于输入脉冲周期脉冲周期取决于输入脉冲周期IvOvTVTVCCV32CCV31脉冲波形的产生和整形216.4 单稳态触发器单稳态触发器稳态稳态暂稳态暂稳态vI自动自动脉冲波形的产生和整形22一、电路组成电路组成 1&vI+VCC
11、uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D 脉冲波形的产生和整形23uiCuCR UDD76215348uo0.01 F(a)vIvOvCCCV脉冲波形的产生和整形24二、工作原理二、工作原理1.电路的稳态电路的稳态0Ov暂稳态暂稳态1Ov 1&vI+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D 脉冲波形的产生和整形263.暂稳态维持时间暂稳态维持时间电容充电时间电容充电时间 1&vI+VCC uO 5k
12、5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D 脉冲波形的产生和整形27 4.工作过程工作过程(b)tUDD13ui(S)otuootuCotwUDDUDD23vIvOvCCCV31CCV32CCVuiCuCR UDD76215348uo0.01 F(a)vIvOvCCCV脉冲波形的产生和整形285 输出脉冲宽度输出脉冲宽度twln31.1WtRCRC脉冲波形的产生和整形29 单稳态触发器是常见的脉冲基本单元电路单稳态触发器是常见的脉冲基本单元电路之一之一,它被广泛的用作脉冲的定时和延时。它被广泛的用作脉冲的定时和延时
13、。脉冲的定时脉冲的定时 由于单稳态触发器能产生一定宽度由于单稳态触发器能产生一定宽度tw的矩形的矩形输出脉冲输出脉冲,利用这个矩形脉冲去控制某电路，使利用这个矩形脉冲去控制某电路，使它在它在tw时间内动作时间内动作(或不动作或不动作),这就是脉冲的定时。这就是脉冲的定时。三、单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用脉冲波形的产生和整形30单 稳 态 电 路&ABuiuo(a)图示是利用输出宽度为图示是利用输出宽度为tw的矩形脉冲的矩形脉冲作为与门输入信号之一作为与门输入信号之一,只有在只有在tw时间时间内内,与门才开门与门才开门,信号信号A才能通过与门。才能通过与门。(b)tAotwtuootBo
14、tuio脉冲波形的产生和整形31uiuotp脉冲波形的产生和整形32单稳态触发器的特点单稳态触发器的特点稳态稳态暂稳态暂稳态脉冲宽度脉冲宽度既暂稳态维持时间由电路自身既暂稳态维持时间由电路自身参数决定参数决定输出脉冲周期输出脉冲周期由输入脉冲决定由输入脉冲决定脉冲波形的产生和整形336.5 多谐振荡器多谐振荡器 两个暂稳态两个暂稳态电路在两个暂稳态之间自动来回转换，电路在两个暂稳态之间自动来回转换，暂稳态持续时间由电路自身参数决定。暂稳态持续时间由电路自身参数决定。脉冲波形的产生和整形34一、一、电路组成电路组成(a)电路 1&uc+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3
15、 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D R1 R2 48162357R1R2CuC555DTHTRuoVCCvOvC脉冲波形的产生和整形35二、二、工作原理工作原理ucuotttP1tP20VCC/32VCC/30(a)电路(b)工作波形 1&uc+VCC uO 5k 5k 5k C1 C2 G1 G2 G3 T +2 6 5 8 4 3 7 R Q Q vR1 vR2 0.01F C D R1 R2 脉冲波形的产生和整形36三、三、电路振荡周期电路振荡周期TCRRT2117.0222ln20.7TR CR CCRRCRRTfCRRCRCRRTTT)
16、2(43.1)2(7.01/1)2(7.07.0)(7.021212122121电路振荡频率 21212112RRRRTTTq占空比占空比脉冲波形的产生和整形37Ov该电路的振荡周期为该电路的振荡周期为 21121121217.07.07.0RRRtttqCRRttT）（放充脉冲波形的产生和整形38C1R1uo18 47 3 6 5552 5 10.01Fuo1VCCR2(a)电路(b)工作波形C2R3uo28 47 3 6 5552 5 10.01Fuo2R4C将振荡器的输出电压uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器
17、停止震荡。脉冲波形的产生和整形39多谐振荡器的特点多谐振荡器的特点无稳态无稳态脉冲宽度脉冲宽度既既占空比占空比由电路自身由电路自身参数决定参数决定输出脉冲周期输出脉冲周期由电路参数决定由电路参数决定脉冲波形的产生和整形40本章重点本章重点1 1、555555集成定时器的电路组成、工作原理和基本功集成定时器的电路组成、工作原理和基本功能。能。2 2、555555定时器构成的施密特触发器，单稳态触发器定时器构成的施密特触发器，单稳态触发器输入电压输入电压u uI I与输出电压与输出电压u uO O之间的关系，多谐振荡器振之间的关系，多谐振荡器振荡周期的估算方法。电路中定时元件荡周期的估算方法。电路中定时元件RCRC的作用。的作用。
