第七章脉冲信号的产生与整形.pptVIP

第七章 脉冲波形的产生和整形 本章介绍矩形脉冲的产生和整形电路。 首先介绍两种常用的整形电路—施密特触发器和单稳态触发器电路。在脉冲产生电路中介绍多谐振荡器的几种常见形式。 本章的最后讨论应用555定时器的原理及用它构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的方法。 本章讨论的是脉冲波形，重点是脉冲波形的变换和波形参数的计算。 7.1概述 1．本章研究波形的产生和变换， 重点：波形的分析和计算。 2．脉冲波形的参数：见下页图， 3. 获得矩形脉冲有两种方法：一种是利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲，另一种则是通过各种整形电路把已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。 4. 主要讨论多谐振荡器的几种常见形式—非对称式和对称式多谐振荡器、石英晶体多谐振荡器以及应用施密特触发器和单稳态触发器的一些常用结构形式，并对它们的功能特点及其主要应用作简单的叙述。 脉冲幅度VM脉冲周期T 脉冲频率f 脉冲宽度TW上升时间TR下降时间TF占空比：q=TW/T 7.1 多谐振荡器 多谐振荡器是一种自激振荡电路，在接通电源后无需外加输入信号便可以自动产生一定频率和幅值的矩形脉冲。多谐振荡器是数字式仪表和设备中必有的部分，用于产生基准信号或时钟脉冲。无稳定状态，只有两个暂稳态，通过对电路中的储能元件电容器的差点和放电，使电路在两个暂稳态之间交替变化，产生自激振荡，从而输出周期性的矩形脉冲信号。因此多谐振荡器又称为无稳态电路。特点： 1. 两个暂稳态，状态自动转换； 2.停留在暂稳态的时间TW由电路本身参数决定 3. 正反馈产生振荡、改善波形。 二 非对称式多谐振荡器：CMOS电路 1.RF、C用作定时元件觉得该振荡器的频率，RP是补偿电阻，可以减小电源电压变化对震荡频率的影响，一般RPRF 2.T=T1+T2=2.2RFC。 7.1.1.2 工作原理 第一稳态 电路接通电源后，假定vI1有极微小的正跳变发生，使门G1的输出vO1有负跳变，它使门G2的输出有一个正跳变，通过电容C的耦合，是vI1进一步增大。如此形成正反馈，其结果是当vI1上升到vI1=VTH时，门G1开启，输出vO1在极短的时间里迅速跳变为低电平VOL;而门G2关闭，输出vO2跳变为高电平VOH,电路进入第一稳态。 2.第二稳态 由于vO1为低电平(门G1输出相当于接地)，则vO2的高电平经RP及G1的输入阻抗和RF对电容C进行反向充电，使电压VI1逐渐下降，同时必将又有另一个正反馈过程产生. 正反馈的结果是，当vI1下降到vI1=VTH时，门G1关闭，vO1迅速跳变到高电平VOH;而门G2开启，vO2迅速跳变到低电平vOL,电路进入第二暂稳态。 3. 两个暂稳态之间的相互转换 随着vO1通过RF对C进行 正向充电，使vI1迅速 增加，当vI1增加到 vI1=VTH时，门G1开启， 输出vO1=vOL，电路又 重新转换到第一暂稳态。 7.1.1.3 参数估算 当取VTH=VDD/2时，输出方波的幅度：Vm≈VDD 使用方波的周期：T=2RFCln3 ≈2.2RFC TTL门电路组成的对称式多谐振荡器，由G1,G2两个反相器经耦合电容C1,C2连接起来，形成正反馈回来。须恰当的选择反馈电阻RF1,RF2的阻值， G1,G2的静态工作点位于电压传输特性的转折区，以便于两个暂稳态之间的相互转换。 7.1.2 对称式多谐振荡器：TTL电路 第一暂稳态 电路接通电源后，假定vI1产生较小正跳变，则有以下反馈过程： vI1 vO1 vI2 vO2 正反馈的结果，使得输出vO1在极短的时间里迅速跳变为低电平VOL, vO2跳变为高电平VOH,此时把电路称为进入第一暂稳态。 第二暂稳态 由于vO1为低电平，则输出电压vO2通过电阻RF2,以及门G2的外接正电源通过门G1内部的电阻，两条线同时对电容C1进行正向充电，使电压vI2上升； vI2 vO2 vI1 vO1 由于C1充电较快，C2放电较慢，当vI2上升到门G2的阀值电压VTH时，vO2迅速跳变到低电平VOL,而vO1迅速跳变到高电平VOH,电路进入第二暂稳态。 7.1.2.3 参数估算 3.两个暂稳态之间的相互转换 电路进入第二暂稳态的同时，C2开始充电，C1开始放电。由于电路的对称性，这一过程与上升C1充电、C2放电的过程完全对应，当vI1上升到G2的阀值电压VTH时，vO1跳变为低电平VOL，vO2跳变为高电平VOH,电路又返回到第一暂稳态。电路在这两个暂稳态之间不停的往复振荡，在输出端产生矩形脉冲信号。 五 石英晶体多谐振荡器 1.其谐振频率由石英晶