9脉冲波形的产生和整形分析报告.ppt

第9章 脉冲波形的产生和整形 内容提要 本章主要介绍3种脉冲波形的产生、变换与整形电路，即，施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器；着重介绍了由分立元件构成，由门电路及555定时器构成的各种电路的结构、工作原理及其应用。 9.1 施密特触发器 9.2 单稳态触发器 9.3 多谐振荡器 在数字系统中，常常要用到不同频率的脉冲数字信号，如时钟信号等。通常脉冲信号可以由两种方式获得，一种方法是通过施密特触发器和单稳态触发器等整形电路将已有的波形整形得到，另一种方法是由多谐振荡器等脉冲产生电路得到。 9.1 施密特触发器 施密特触发器最重要的特点是输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电平下降时的转换电平不同，利用这个特点，施密特触发器能够将变化非常缓慢的输入脉冲波形，整形为所需要的矩形脉冲信号，它在脉冲的产生和整形电路中有十分广泛的用途。 9.1.1 施密特触发器的电路组成及工作原理 1. 施密特触发器的电路组成 如图9.1（a）所示为由一个非门、两个与非门和一个二极管组成的施密特触发器电路。显然，与门G1和G3构成了一个基本RS触发器。 图9.1 施密特触发器 （a）逻辑电路；（b）工作波形 2．施密特触发器的工作原理 设输入信号ui是三角波信号，如图9.1（b）上方的波形所示。 （1）当ui=0时， =0.7V，即： =1， =0，则根据基本RS触发器的功能原理可知，输出uo为高电平，如图9.1（b）下方的波形所示，这是第一种稳态。 （2）当ui=UD=0.7V时， 端电压为1.4V，即： =1， =1，基本RS触发器处于保持功能，这样，输出uo仍为高电平，电路仍维持在第一种稳态。 （3）若ui继续上升到ui=1.4V时，由于非门的作用， =0， 端电压为2.1V，即： =1，RS触发器翻转，输出uo为低电平，这是第二种稳态。之后ui再上升，电路状态不变。 （4）当ui上升到最大值后下降时，若ui下降到1.4V之前，电路都将保持不变， =0， =1，若ui下降到低于1.4V，高于0.7V时，由于非门的作用， =1， 端电位大于1.4V，即： =1，RS触发器继续保持原来状态，电路仍维持在第二种稳态不变。 （5）ui继续下降到ui=UD=0.7V时，则有： =1， =0，RS触发器翻转，uo为高电平，电路返回到第一种稳态。 如图9.1（b）所示下方的波形就是其相应的工作波形。 3．施密特触发器的传输特性 由施密特触发器工作原理可以看到，当ui在上升过程中，在上升至1.4V之前，输出uo一直为高电平，电路维持在这种稳态。当上升到1.4V时，施密特触发器才翻转到第二种稳态（低电位），并且一直保持到其下降到0.7V才重新翻转到第一种稳态。我们把1.4V称为上限阈值电压，把0.7V称为下限阈值电压，分别用UT+和UT-表示，并把两次触发电压之差定义为回差电压（滞后电压），即： ?UT=UT+-UT-。这样，施密特触发器的回差电压为： ?UT=UT+-UT-=UT-(UT-UD)=UD=0.7V。通常情况，把这种特性称为施密特触发器的传输特性，它是施密特触发器的固有特性。如图9.2（a）所示的是施密特触发器的传输特性曲线示意图；图9.2（b）是其逻辑符号。 图9.2 施密特触发器的传输特性和逻辑符号（a）传输特性；（b）逻辑符号 9.1.2 由555集成定时器组成的施密特触发器 555集成定时器是一种模拟-数字混合式中规模集成电路，只要在外部配上适当的元器件，就可以方便地构成脉冲产生和整形电路，如施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等，它在工业控制、自动定时、电子仿声、安全报警等方面获得了广泛的应用。 555定时器的产品有TTL型和CMOS型两类，虽然它们的工作电压和输出电流不同，但它们的功能和外引线排列完全相同，只是TTL型号最后三位数码是555（典型产品有NE555、5G1555等），CMOS型号最后四位数码是7555（典型产品有CC7555、CC7556等）。下面我们先介绍双极型555集成定时器的电