第7章 脉冲电路课件.ppt

* 第7章 脉冲波形的产生与变换 数字电路与系统中，有时需要一些脉冲信号，如时钟脉冲等。本章主要讨论几种脉冲波形的产生和变换电路，包括施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。首先介绍一种基本的电路单元——555定时器。 7.1 555定时器 555定时器应用极为广泛，是一种模拟、数字混合式中规模集成电路。该电路使用灵活方便，只要在555定时器芯片外部某些引脚处加上适当的电阻电容定时元件，就可方便地构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路，从而方便地形成脉冲波形的产生与变换电路。 图7.1给出了555定时器的芯片内部电路图、管脚图及符号图。图7.1(a)中，三个阻值皆为5 kΩ的电阻R组成对电源Vcc的分压器，形成 (2/3)Vcc、（1/3) Vcc参考电压。 C1、C2是两个比较器，触发器是具有异步清零功能的、由两个与非门组成的基本RS触发器。晶体管T为放电管，G为缓冲器。在不使用控制电压输入端Vco（⑤脚。即Vco悬空或通过电容接地）时，Vcc在三个R上分压，C1的比较电平为(2/3)Vcc，另一端（⑥脚）是阈值输入（TH），C2的比较电平为（1/3) Vcc，另一端（②脚）是触发输入端（ ）。 (1) TH Vcc RD ＋ － C1 ＋ － C2 1 Vco DIS TR (4) (8) (7) (2) (6) (5) (3) R S G T 5 k? 5 k? 5 k? 图7.1 555定时器 555 6 2 1 8 4 5 7 3 当阈值端电压V6 (2/3)Vcc ，触发端电压V2 （1/3) Vcc 时，比较器C1=1，比较器C2 = 0，触发器置1，T截止；当V6 (2/3)Vcc时，C1 = 1，C2 = 1，触发器保持原状态；当V6 (2/3)Vcc ，V2 （1/3) Vcc时，C1 = 0，C2 = 1，触发器置0，T饱和导通。由此得到555定时器的功能表如表7.1所示。 如果使用控制电压输入端Vco，则比较器C1和C2的比较电平分别为Vco和（1/2) Vco。 7.2 施密特触发器 施密特触发器（Schmitt Trigger）是脉冲波形变换中经常使用的一种电路,它具有以下几个特点： 1）具有两个稳定状态。 2）具有回差电压ΔV。当输入信号增加和减少时，电路有不同的阈值电压，其电压传输特性和逻辑符号如图7.2所示。 Vo Vi VT+ VT- VOH VOL 1 (a) 电压传输特性 (b) 逻辑符号 图7.2 施密特触发器传输特性和逻辑符号 7.2.1 555定时器构成的施密特触发器 将555定时器的阈值输入端（⑥脚）和触发输入端（②脚）接在一起并作为电路输入端，放电端（⑦脚）通过上拉电阻RL接到电源VDD，Vco（⑤脚）悬空，即可构成如图7.3(a)所示的施密特触发器。当输入Vi加入如图7.3(b)所示的三角波时，555输出端Vo就会得到整形后的矩形脉冲波形。 VCC VDD 555 6 2 Vi 1 8 4 5 7 3 Vo VCO Vo’ RL t Vi Vcc Vo t VOH VOL 0 0 (a) 逻辑电路图 (b) 工作波形 图7.3 555定时器构成的施密特触发器 下面分析电路的工作过程。 TTL集成施密特触发器74LS132是一种典型的集成施密特触发器，其内部包括4个相互独立的两输入施密特触发器与非门。下图为集成施密特触发器74LS132的逻辑符号图和一个施密特与非门的电路图。电路由输入极、施密特电路极（中间极）和输出极三部分组成。输入极是两输入的二极管与门电路；中间极是具有回差特性的施密特触发器；输出极具有逻辑非的功能。 Y A B 图7.6 TTL集成施密特触发器74LS132 7.2.3 集成施密特触发器 7.2.4 施密特触发器的应用 1．脉冲波形整形 脉冲信号在传输过程中经常发生畸变，例如，会在上升沿或下降沿产生振荡而使上升沿、下降沿发生畸变。利用施密特触发器，可对畸变了的波形进行整形，得到有理想上升沿、下降沿的矩形波。图7.7为用施密特触发器对畸变的矩形波进行整形的效果。 图7.7 施密特触发器对 畸变的矩形波整形 2．波形变换 利用施密特触发器的回差特性，可将正弦波等缓慢变化的波形变换成矩形脉冲，如图7.8所示。 图7.8 施密特触发器进行波形变换 3．幅度鉴别 幅度鉴别是从一连串幅度不等的波形中，利用施密特触发器的回差特性，鉴别出幅度较大的波形来