第8篇脉冲波形的产生与整形.ppt

第8章 脉冲波形的产生与整形;矩形脉冲波常作为时钟信号。波形的好坏直接关系到电路能否正常工作。为了定量描述矩形脉冲波，通常采用如图所示参数。 ; 脉冲宽度Tw——从脉冲波形上升沿上升到0.5Vm起到下降沿下降到0.5Vm止的时间。 上升时间tr——脉冲波形的上升沿从0.1Vm上升到0.9Vm所需时间。 下降时间tf——脉冲波形的下降沿从0.9Vm下降 到0.1Vm所需时间。 占空比q——脉冲宽度Tw与脉冲周期T之比即 ;脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中，相邻两个脉冲间的时间间隔。 脉冲频率f——频率f表示单位时间内脉冲重复的次数 脉冲幅度Vm——脉冲波形的电压最大变化幅度。 ;8.1 集成555定时器及应用;8.1.1 电路组成;电阻分压器;分压器;比较器 ;基本RS触发器;输出缓冲器;三极管开关;8.1.2 工作原理 ;只要 =0，则 =1，vo=0，T处于导通状态；当TH2VCC/3时，即V-V+，vC1=0， =1，vo=0，T导通；若TH2VCC/3,TLVCC/3时，则vC1=1、vC2=1，基本RS触发器保持原来状态不变，因此输出vo和三极管T保持原来状态；当TH2VCC/3,TLVCC/3时，则vC1=1、vC2=0、Q=1、 =0，vo=1，三极管T截止。 ;8.1.3 集成555定时器的应用; (一) 多谐振荡器;用555定时器很容易构成多谐振荡器。如图8-2所示。图中的R1、R2和C是外接电阻和电容，是定时元件。;工作原理分析如下：电路接通电源前，定时电容C上的电压vC=0V，TH、TL的电位为0，即vTH=vTL=vd=vC=0V。电路接通电源VCC开始时，由于电容器上的电压不能突变，所以TH、TL均处于低电位，则vTH＜VR1，;使比较器C2输出vC2=0。此时，基本RS触发器处于1状态，Q=1， =0，定时器输出vo=1使三极管开关截止，电源VCC通过R1、R2给电容器充电，使TH、TL的电位逐渐升高。电路处于暂稳态，定时器输出vo保持高电平。 ;当电容器C充电使vC上升到2VCC/3时，TH、TL的电位同时也上升到2VCC/3，使比较器C1输出vC1=0，比较器C2的输出vC2=1，此时，基本RS触发器置0，Q=0， =1，;定时器vo跳变为低电平(vo=0)，同时使三极管开关T导通，电容器C经R2和三极管T放电，TH、TL的电位逐渐下降，电路处于另一个暂稳态，定时器输出vo保持低电平。;当电容器C放电使vC下降到VCC/3时，TH、TL的电位同时也下降到VCC/3，使比较器C1输出vC1=1，比较器C2的输出vC2=0，此时，基本RS触发器置1，Q=1， =0，定时器vo跳变为高电平(vo=1)，;同时又使三极管开关T截止，电源VCC又通过R1和R2给电容器C充电，……如此周而复始地两个暂稳态不停地相互转换，在定时器的输出端就得到矩形波脉冲信号输出。工作波形如图8-3所示。;振荡周期T和振荡频率f的近似计算 公式如下： tw1≈(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C tw2≈R2Cln2≈0.7R2C T= tw1+tw2≈0.7(R1+2R2)C;图8-4是用5G555定时器构成的占空比(脉冲宽度与周期之比)可调的多谐振荡器。该电路比图8-2多两个二极管D1、D2和一个电位器Rw。;当三极管T截止时，VCC通过R1、D1给电容器C充电；若三极管T导通时，电容器C通过R2、D2放电。因此有： 脉冲宽度tw1≈0.7R1C 脉冲间隔时间tw2≈0.7R2C 振荡周期T≈0.7(R1+R2)C ;VCC;(二) 单稳态触发器;单稳态触发器特点：;图8-5是5G555定时器构成的单稳态触发器，图中R、C是定时元件；单稳态触发器的输入信号vI加在低触发端TL端，3端是单稳态触发器输出脉冲端(vO)。高触发端TH(6)和放电端D(7)连接到C与R的连接处d。 ;稳态时;翻转过程;暂态期间;单稳态触发器在负脉冲触发作用下，由稳态翻转到暂稳态。由于电容器充电，暂稳态自动返回稳态。这一转换过程为单稳态触发器的一个工作周期。其工作波形图如图8-6所示。;如果忽略三极管的饱和压降，则电容C从零电平上升到2VCC/3的时间为暂稳态时间，即输出脉冲宽度Tw为： Tw=RCln3=1.1RC 这种单稳态触发器电路要求输入触发脉冲宽度要小于Tw，而输入vI的周期要大于Tw，使vI的每一个负触发脉冲都起作用。;如果输入负触发脉冲宽度大于输出脉冲宽度Tw时，可以在输入负触发脉冲和触发器输入端之间接一个RC微分电路。即vI通过RC微分电路接到低触发端TL上。;施密特触发器;施密特触发器具有回差特性。输入信号电平增加时，引起输出电平突变的转换电平称为上限阈值电