第七章脉冲波形的产生及整形电路.ppt

第七章 脉冲波形的产生与整形电路 7.1 脉冲信号与脉冲电路 7.2 施密特触发器 7.3 单稳态触发器 7.4 多谐振荡器 7.5 555定时器及其应用 7.6 用Multisim 10分析555定时器 1. 掌握施密特触发器的工作原理。 2. 掌握单稳态触发器的工作原理。 3. 掌握多谐振荡器的工作原理。 4. 掌握555定时器电路结构及其应用。 5. 掌握基本脉冲电路的设计。 7.1 脉冲信号与脉冲电路 在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是Hz（赫兹）。 脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为脉冲。 7.1.1 脉冲信号 脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。 脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。 7.1.2 脉冲电路 脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是对已有信号进行整形，使之满足系统的要求。 脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。 脉冲电路的特点是脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。脉冲电路的另一个特点是一定有电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。 脉冲波形的整形电路中，最常用的电路有施密特触发器和单稳态触发器；脉冲波形的产生电路中，最常用的电路是多谐振荡器。 7.2 施密特触发器 7.2.1 门电路构成的施密特触发器 当UI从高电平下降时， 也下降；当UI下降使 趋于G1门的阈值电压VTH时，G1门和G2门又处在要翻转的边缘；当UI下降使 =VTH时，UO1=UOH，UO=UOL≈0。由此可求出此电路在UI下降过程中的负向阈值电压VT－。 3. 电压传输特性 7.2.2 集成施密特触发器 CMOS集成施密特触发器 2. TTL集成施密特触发器 TTL施密特触发器具有以下特点：输入信号边沿的变化即使非常缓慢，电路也能正常工作；对于阈值电压和滞回电压均有温度补偿；带负载能力和抗干扰能力都很强。TTL集成施密特触发器74LS13、74LS14、74LS132的主要参数典型值如表7-2所示。 7.2.3 施密特触发器的应用 1. 用作接口电路 2. 用作整形电路 3. 用作脉冲鉴幅 如果将一系列幅度不相同的脉冲信号加到施密特触发器的输入端，只有那些信号幅度大于VT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。因此，施密特触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出，如图所示。 7.3.1 门电路构成的单稳态触发器 用门电路组成单稳态触发器有微分型和积分型两大类。下面以微分型单稳态触发器为例进行讲述。 1. 电路结构 2. 工作原理 此电路用负脉冲触发无效，只有在正的窄脉冲触发时，电路才有响应。 2. 工作原理 此电路用负脉冲触发无效，只有在正的窄脉冲触发时，电路才有响应。 7.3.2 集成单稳态触发器 TTL集成单稳态触发器74121 74121是在普通微分型单稳态触发器的基础上附加以输入控制电路和输出缓冲电路而形成的。 2. 主要参数 （1）输出脉冲宽度tw 集成单稳态触发器74121的输出脉冲宽度。当使用外接电阻电阻时，tw≈0.7RextC；当使用内部电阻时tw≈0.7RintC。 （2）输入触发脉冲最小周期Tmin 输入触发脉冲最小周期Tmin为输出脉冲宽度和恢复时间之和，即Tmin=tw＋tre。 （3）周期性输入触发脉冲占空比q 周期性输入触发脉冲占空比q定义为q = tw/T，其中T是输入触发脉冲的重复周