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第 15 章 脉冲的产生和整形电路
本章学习目标
15.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器
15.2 单稳态触发器
15.3 施密特触发器
本章小结
本章学习目标
1.掌握锯齿波的参数,理解锯齿波电压发生器原理,了解自举补偿锯齿波电路的工作原理。
2.掌握多谐振荡器的电路形式、工作原理及振荡周期的估算方法。
3.掌握与非门组成的单稳态触发器电路特点及工作原理。
4.了解施密特触发器的电路特点及工作原理。
15.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器
15.1.1 锯齿波电压发生器
15.1.2 多谐振荡器
15.1.1 锯齿波电压发生器
锯齿波电压在示波器、雷达、自动控制和测量仪器等设备中广泛应用。
一、锯齿波电压的参数
1.扫描期 T1:要求在 T1 时间内电压随时间线性变化。
回扫期 TB:电压在此期间迅速回到起始值,要求越小越好。
3.休止期 TN:是扫描结束到下次扫描开始的间隔时间。
4.恢复期 T2:T2 = TB + TN 。
5.重复周期 T:T = T1 + T2 。
6.频率 f:f = 1/T。
7.扫描幅度 Vm:扫描期内电压的幅值。
二、锯齿波电压发生器基本原理
1.工作原理:利用电容器的缓慢充电和快速放电的过程,在电容器两端得到锯齿波电压。
2.工作过程:初始时开关 S 闭合,VC = 0。若将 S 断开,C 开始充电,? = RC,VC 按指数规律上升,经短暂时间 T1(T1 ?)后再将 S 闭合,C 快速放电。不断重复
上述过程,就可以得到锯齿波。
3.简单的锯齿波电压发生器:
用晶体管 V 代替开关S,在V的基极输入连续的矩形波,让 V 交替地工作在截止与饱和状态,就可以获得锯齿波电压。
三、自举补偿锯齿波电路
+VG 为电源;V2 是射极跟随器;V1 起开关作用;C1 为自举电容器;V3 是隔离二极管。
1.电路:
2.要求:自举电容 C1 电容量足够大。
3.工作原理:V1 截止时,电容 C 充电,V2 输出锯齿波正程电压;V1 饱和导通时,C 迅速放电,V2 输出锯齿波逆程电压。同时 +VG 通过 V3、、C1、Re 对 C1 再充电补足被放掉的电荷。
15.1.2 多谐振荡器
在电路数字系统中,经常要处理脉冲的产生、延时、整形等问题,多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器可以实现这些功能。
多谐振荡器:能自动反复输出矩形脉冲的自激振荡电路,是无稳态电路。
无稳态电路:不需要外加触发信号,电路的输出状态会在高、低电平两种状态间反复不停的翻转,没有稳定的状态。
一、用非门组成的多谐振荡器
1.结构特点 输出端与输入端接有反馈线,电路成环形。
2.工作原理
3. 起振条件 (R + R1) ≤ 0.85 k?;R 0.8 k? 。
4. 实现电路
用一块 T081 型四非门或一 SN74S04 型六非门集成电路实现。
用一块 SN7400 型四 2 输入与非门或 CC4011 型四 2 输入与非门,把每个与非门的输入端并接后改为非门来实现。
二、环形多谐振荡器的改进电路
2.参数选择: 电位器 R 为 1 k?,C 为 15 pF;
改进电路:原电路中的 R 用电位器来代替,构成频率可调的多谐振荡器。
3.频率可调范围:1.4 ~ 8 MHz
4. 带石英晶体的环形振荡器
特点:提高频率的稳定性;电路输出的工作频率决定于石英晶体的串联谐振频率 f。
15.2 单稳态触发器
15.2.1 用与非门组成的单稳态触发器
15.2.2 单稳态触发器集成电路简介
单稳态触发器:有一个稳定状态和一个暂稳态的触发器。主要应用:延时、整形等方面。
15.2.1 用与非门组成的单稳态触发器
1.电路组成:两个与非门;一个积分电路。
2.工作原理:
电路处于稳态 →
外加触发信号,电路翻转为暂稳态 → 自动返回到稳态。
(1)电路的稳态
无论 vI 是高电平还是低电平,G2 处于关闭状态,输出 vO 为高电平,这是电路的稳态。
(2)外加触发信号,电路翻转为暂稳态
设稳态时 vI 为低电平。当 vI 电平由低变高时,由于 vC 不能突变仍保持高电平,则使 vO 电平从高变低;随电容 C 的放电过程进行,vC 将下降,维持 G2 开通的条件将被破坏,因此 G2 开通的状态是暂时的,是暂稳态。
(3)自动返回到稳态
当 vC 下降到关门电平时,G2 由开通返回到关闭状态,vO 由低电平返回到高电平。
3.正常工作条件:输入正脉冲 vI 的宽度 tpI 一定要大于单稳态的输出脉冲宽度 tp。
4.弱点:正常工作依赖输入脉冲
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