第6章脉冲波形的产生与整形.ppt

第6章 脉冲波形的产生与整形 首都师范大学物理系 施密特触发器的电压传输特性 回差电压： 同相输出 反相输出 施密特触发器的应用 6.3 单稳态触发器 单稳态触发器的主要特点： 具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 在外界脉冲的作用下，从稳态翻转为暂稳态；在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。 应用： 脉冲整形 延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲） 定时（产生固定时间宽度的脉冲信号） 微分型单稳态触发器 （1）没有触发信号时电路工作在稳态 当没有触发信号时，ui为低电平。因为门G2的输入端经电阻R接至VDD，VA为高电平，因此uo2为低电平；门G1的两个输入均为0，其输出uo1为高电平，电容C两端的电压接近为0。这是电路的稳态，在触发信号到来之前，电路一直处于这个状态：uo1＝1，uo2＝0。 1 1 1 1 0 （2）外加触发信号使电路由稳态翻转到暂稳态 当正触发脉冲ui到来时，门G1输出uo1由1变为0。由于电容电压不能跃变，uA也随之跳变到低电平，使门G2的输出uO2变为1。这个高电平反馈到门G1的输入端，此时即使ui的触发信号撤除，仍能维持门G1的低电平输出。但是电路的这种状态是不能长久保持的，所以称为暂稳态。暂稳态时，uo1＝0，uo2＝1。 1 0 0 1 1 （3）电容充电使电路由暂稳态自动返回到稳态 在暂稳态期间，VDD经R和G1的导通工作管对C充电，随着充电的进行，C上的电荷逐渐增多，使uA升高。当uA上升到阈值电压UT时，G2的输出uo2由1变为0。由于这时G1输入触发信号已经过去，G1的输出状态只由uo2决定，所以G1又返回到稳定的高电平输出。uA随之向正方向跳变，加速了G2的输出向低电平变化。最后使电路退出暂稳态而进入稳态，此时uo1＝1，uo2＝0。 脉冲宽度：tp=0.7RC 　　稳态时，ui＝1，G1、G2均导通。uo1＝0，uA＝0，uo2＝0。 　　ui负跳变到0时，G1截止，uo1随之跳变到1。由于电容电压不能跃变，uA仍为0，故门G2截止，uo2跳变到1。在G1、G2截止时，C通过R和G1的导通管放电，使uA逐渐上升。当uA上升到管子的开启电压UT时，如果ui仍为低电平，G2导通，uo2变为0。当ui回到高电平后，G1导通，C又通过R和G1的导通管充电，电路恢复到稳定状态。 积分型单稳态触发器 6.4 多谐振荡器 多谐振荡器：不需要外加触发信号，能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。 分类： 对称式多谐振荡器 非对称式多谐振荡器 环形振荡器 施密特触发器构成的多谐振荡器 石英晶体多谐振荡器 …… 对称式多谐振荡器 1 1 （1）为了产生自激振荡，电路没有稳定状态。 （2）当输入信号有微小的正跳变时，电路进入第一个暂稳态。电路发生的正反馈过程如下： C1开始充电、C2开始放电 对称式多谐振荡器 1 1 （3）当C1充电到G2的输入阈值电压时，G2导通并引起下述正反馈过程如下，电路进入第二个暂稳态。 C1开始放电、C2开始充电 （4）当C2充电到G1的输入阈值电压时，G1导通；当输入信号有微小的正跳变时，即重复（2）步操作。电路进入第一个暂稳态。因此电路便不停地在两个暂稳态之间往复振荡，在输出端产生矩形输出脉冲。 由于电路结构完全对称，所以第一个暂稳态和第二个暂稳态完全对应。 对称式多谐振荡器 1 1 非对称式多谐振荡器 （1）在对称式多谐振荡器的基础上进行简化，电路仍然没有稳定状态，在两个暂稳态之间振荡。 （2）当输入信号有微小的正跳变时，电路进入第一个暂稳态。电路发生的正反馈过程如下： C开始放电 1 1 非对称式多谐振荡器 （3）当C放电到G1的输入阈值电压时，将引起下述正反馈过程如下，电路进入第二个暂稳态。 C开始充电 1 1 非对称式多谐振荡器 （4）当C充电到G1的输入阈值电压时，G1导通；当输入信号有微小的正跳变时，即重复（2）步操作。电路进入第一个暂稳态。 因此电路便不停地在两个暂稳态之间往复振荡，在输出端产生矩形输出脉冲。 1 1 施密特触发器构成的多谐振荡器 （1）施密特触发器的典型特点：电压传输特性存在滞回区。使其输入电压在正/负向阈值电压之间往复变化，即可得矩形脉冲 （2）当接通电源瞬间，电容上的初始电压为0，故输出为高电平，C开始充电。 （3）当C充电至正向阈值电压时，输出跳变为低电平， C开始放电。 （4）当C放电至负向阈值电压时，输出跳变为高电平， C重新开始充电。 石英晶体多谐振荡器 振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0 6.5 555定时器及其应用 555定时器的电路结构与功能 555定时器接成的施密特触发器 555定时器接成的单稳态触