第十章脉冲波形的产生和整形解读.ppt

第十章 脉冲波形的产生和整形 本章内容 10.1 概述 其中： ?上升时间tr ：脉冲上升沿从0.1Vm上升到 0.9Vm所需要的时间 占空比q ：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q ＝ tw /T 10.2 施密特触发器（Schmitt Trigger） 10.2.1 用门电路组成的施密特触发器 1.其工作原理 由叠加原理得 当vAVTH时，电路状态维持在vo＝VOH＝ VDD不变 将VT＋和VT－之间的差值定义为回差电压，用△VT表示，即 施密特触发器的两个输出电压传输特性为图10.2.3所示 2.施密特触发器的主要特点： 二、用于鉴幅 三、用于脉冲整形 例10.2.1 由CMOS反相器构成的施密特触发器如图10.2.2所示，设VTH＝3V，VDD＝6V，输入电压为峰－峰值6V的三角波。试画出输出电压vo的波形，注明VT＋和VT－的大小，并求回差电压△VT。 其输出波形如图10.2.3所示 10.3 单稳态触发器 10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 a.无触发信号时，电路处于稳态，vo=0 当vI上升，vd也随之上升，当上升到VTH后，此时存在下列正反馈： c.电容充电，电路由暂稳态自动返回至稳态 随着vI2的增加，当增加到vI2＝VTH，产生另一正反馈，即 此时电容C通过R和G2门的输入保护电路很快放电，知道电容电压为0，电路恢复到稳态。 输出的脉冲宽度为 二、 积分型单稳态触发器 其输出波形如图10.3.4所示 输出的脉冲宽度为 微分型单稳态触发器输出波形比较理想，前后沿比较陡，因为有正反馈存在，但抗干扰能力差；积分型单稳态触发器抗干扰能力强，但输出波形边沿比较差，而且要求输入触发脉冲的宽度要大于输出脉冲宽度。 10.3.2 集成单稳态触发器（74121) Cext和Rext为外接电容和外接电阻,通常Rext取值在2KΩ～ 30KΩ之间， Cext的取值在10pF～10μF之间，得到的脉冲宽度tW的范围为20ns～200ms。 输出脉冲宽度可由下面公式计算： 其典型外部连线方式如图10.3.7所示 目前使用的单稳态触发器有不可重复触发型和重复触发型两种。其波形如图10.3.9所示。 例10.3.1 由集成单稳态触发器74121组成的电路如图10.3.10所示，试定性画出输出端Q1和Q2的波形，并说明电路的功能。 解：第一片的A1＝A2＝v ?I， B＝Q ?2，第二片的A1＝A2＝ Q 1 ， B＝ v I 当vI＝0时，第一片A1＝A2＝1，其输出Q1＝0；第二片的B＝0， A1＝A2＝0，其输出Q2＝0， Q?2＝1 当vI跳变为高电平时，如图10.3.11所示，则第一片的A1、A2出现下降沿，而B＝ Q?2＝1，故在Q1端输出一个正脉冲。 而第二片B＝vI＝1， A1＝A2＝Q1，则在Q1的下降沿， Q2输出正脉冲。而第一片的B＝ Q?2，则A1＝A2＝0，在Q?2上升沿的作用下，Q1输出一个正脉冲，电路不断振荡下去 10.4 多谐振荡器 2.产生自激振荡的条件： 故为了使反相器工作在放大状态，则要给它们设置适当的偏置电压，其数值在高、低电平之间。这个偏置电压可以由 RF 来设定。 此式是输出与输入的线性关系方程。 3. 工作情况分析 由于充电的速度比放电速度快，故vI2首先达到阈值电压VTH，并有下面的正反馈： 电路中各处的电压波形如图10.4.3所示。 10.4.2 非对称式多谐振荡器 2.工作情况分析 随着C放电，vI1下降，当vI1＝ VTH时，产生下面正反馈 其各处波形如图10.4.6所示 10.4.3 环形振荡器 工作原理： 振荡周期为 改进电路如图10.4.8所示，其中增加了RC积分环节，加大了第二节的延迟时间 但RC电路的充、放电的持续时间很短，为了获取更大的延迟，将C的接地端改到G1的输出端，如图10.4.9所示 各处的波形如图10.4.9所示 6.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器 其输出波形如图10.4.11所示 为了可调节占空比，电路可修改为图10.4.12所示的电路。 10.4.5 石英晶体多谐振荡器 图10.4.12给出了石英晶体的外形、符号和电抗频率特性。 图10.4.13为对称式石英晶体多谐振荡器 10.5 555定时器 其图形符号和功能表如图10.5.2所示 2.各管脚的名称和功能 4－复位端，若此端输入一负脉冲，而使触发器直接复位。不用时加以高电平。 10.5.2 用555定时器接成的施密特触发器 其电压传输特性如图10.5.4所示。由图可知，这是个典型的反相输出的施密特触发器。 工作原理： 10.4.3 用555定时器接成的单稳态触发器 波形如图10.5.6所示其工作过程如下 当vI脉冲下降沿到达时，Q＝1， Q ?＝0，此