第10章脉冲信号的产生与整形预案.ppt

图示暂稳态： (2)工作原理： 2、积分型 2、积分型 2、积分型 2、积分型 积分型性能参数 积分型性能参数 * * * 第10章 脉冲信号的产生与整形 10.1 概述 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 描述矩形脉冲特性的主要参数: T ：脉冲周期 Vm ：脉冲幅度 tw：脉冲宽度 tr：上升时间 tf：下降时间 q：占空比, q=50%， 则称为对称方波。 u t 脉冲波形：是指突变的电流和电压的波形，数字电路中用得最多的是矩形波. 理想 实际 10.2 施密特触发器 　功能：把变化缓慢的信号波形变换为边沿陡峭的矩形波，还可以对矩形脉冲进行整形。 一、门电路组成的施密特触发器 电路结构： 两个CMOS反相器：阈值电压为VTH≈VDD/2， 两个分压电阻：R1R2 ， 电路符号 电压传输特性中，转折区中点对应的输入电压 2. 工作原理 此时的vI:使输出发生正跳变的输入电压。 正向阈值电压 2. 工作原理 此时的vI:使输出发生负跳变的输入电压。 负向阈值电压 回差电压---- VT+与VT－之差定义即： 改变R1和R2的大小可以改变回差ΔVT 值。但R1必须小于R2，否则： 电路将进入自锁状态，不能正常工作。 (2) 电压传输特性 同相输出 反相输出 1. 波形变换 　　利用正反馈作用将变化缓慢的波形变换成矩形波(如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波)。 二、施密特触发器的应用 2.　脉冲整形 　　在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。 波形畸变 边沿振荡 3．脉冲鉴幅 　　将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些幅度大于VT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具有脉冲鉴幅能力。 　用途：定时：产生固定时间宽度的脉冲信号； 整形：把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形； 延时：产生滞后于触发脉冲的输出脉冲。　　 (1)电路有稳态和暂稳态两个工作状态； (2)在外来触发脉冲作用下,电路能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，再自动返回稳态； (3) 暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。 10.3 单稳态触发器 特点： 稳定状态 稳定状态 暂稳态 由外界触发 自动返回 学习的重点:为什么会自动返回?需多少时间? 一、 微分型单稳态触发器 由CMOS门电路和RC 微分电路构成。 (1)电路构成: (a)稳态时 对于CMOS门电路，认为 VOH≈VDD，VOL≈0 VTH≈VDD/2 0 1 1 0 vI=0， vI2=VDD ，则 vO=0 ， 因此，vo1=VDD ，电容C上无电压 电容Cd上无电压，vd=0 (b) 外加触发信号 vI↑，电容电压不能突变，vd↑ 则vO1↓，电容电压不能突变 vI2↓， vO↑ 电路形成正反馈，进入暂稳态 ↑ 1 1 0 0 (b) 外加触发信号 ↑ 1 1 0 0 vO的高电平将vO1锁定为0，即便vd的1消失，vO1仍为0 VDD开始对C充电，vI2按指数逐渐升高。 由于vI对Cd充电，vd 下降 C充电至vI2=VTH时，vI2 =1 ， 引起正反馈： 电路返回vO=0的状态。 (b) 外加触发信号 ↑ 0 0 VTH vO的高电平将vO1锁定为0，即便vd的1消失，vO1仍为0 VDD开始对C充电，vI2按指数逐渐升高。 ↑ (c) 恢复稳态 电容C放电至uC=0，电路恢复到稳态。 0 VDD C上仍有电荷，放电 (3)性能参数 1、输出脉冲宽度tw: 电容C开始充电，到vI2上升至VTH这段时间。 充电等效电路 电容充、放电开始到变化至V(t) 所需时间： (3)性能参数 充电等效电路 电容电压的起始值 充电回路电阻为R+RON，在RRON的情况下，可以把RON忽略。 电容充、放电开始到变化至V(t) 所需时间： 电容充、放电电压的终了值 VTH=VDD/2 Vm=VOH-VOL≈VDD 2、输出脉冲幅度 1、输出脉冲宽度tw: 电容C开始充电，到vI2上升至VTH这段时间。 暂稳态结束后，电容C放电需要的时间，一般认为经过(3~5)RC时间，RC电路已基本达到稳态。 3、恢复时间tre D1是G2输入保护电路中的二极管，其导通电阻rD1R及RON 4、