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《数字电子技术》教案 第7章 脉冲波形的产生与整形电路 课程章节 第7章 脉冲波形的产生与整形电路 课时分配 5 教学目标 1.掌握矩形波的产生和整形电路。 2.掌握施密特触发器。 3.掌握单稳态触发器电路。 4.掌握数字集成芯片的基本原理和相关应用。 5.了解555定时器。 6.掌握555定时器组成施密特触发器的方法。 7.掌握555定时器组成单稳态触发器。 教学重点、难点 1.脉冲信号的特性参数。 2.门电路组成的施密特触发器。 3.集成施密特触发器。 4.门电路单稳态触发器。 5.集成单稳态触发器。 6.简单环形多谐振荡器。 7. RC环形多谐振荡器。 8.秒脉冲发生器。 9. 555定时器的电路结构与工作原理。 10.用555定时器构成施密特触发器、多谐振荡器、单稳态触发器。 授课方式 课堂讲授，板书 教学内容 1.脉冲信号 2.施密特触发器 3.单稳态触发器 4.多谐振荡器 5. 555定时器 教学过程 7.1脉冲信号 1．脉冲信号概述 从广义上讲，不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以称为脉冲信号，最常见的脉冲波形是方波和矩形波，如图7-1所示。 （a）方波 （b）矩形波 图7-1 方波和矩形波 2．矩形脉冲的特性参数： 如图7-2所示为矩形脉冲的实际波形图。在描述矩形脉冲的特性时，通常会使用图7-2中所标注的参数。 图7-2 矩形脉冲实际波形图 （1）脉冲幅度：脉冲电压的最大变化幅度。 （2）脉冲宽度：从脉冲前沿到达0.5起，到脉冲后沿到达0.5为止的时间。 （3）上升时间：脉冲上升沿从0.1上升到0.9需要的时间。 （4）下降时间：脉冲下降沿从0.9下降到0.1需要的时间。 （5）脉冲周期：周期重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔，有时也用频率来表示。 （6）占空比：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即。 7.2施密特触发器 施密特触发器具有以下特点： （1）电路状态转换时，输入信号在低电平上升过程或高电平下降过程中，其所对应的输入转换电平各不相同。 （2）电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。 7.2.1门电路组成的施密特触发器 1. CMOS反相器组成的施密特触发器 如图7-3所示为CMOS反相器组成的施密特触发器的电路结构和逻辑符号图。将两级反向器串联起来，同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就组成了施密特触发器。 （a）电路结构 （b）逻辑符号 图7-3 CMOS反相器组成的施密特触发器 2.施密特触发器的电压传输特性 （a）同相输出的施密特触发特性 （b）反相输出的施密特触发特性 图7-6 施密特触发器的电压传输特性 （1）图7-6（a）中，与的高低电平是同相的，所以也将这种形式的电压传输特性称为同相输出的施密特触发特性。 （2）图7-6（b）中，与的高低电平是反相的，所以也将这种形式的电压传输特性称为反相输出的施密特触发特性。 7.2.2集成施密特触发器 施密特触发器的应用非常广泛，因此无论是TTL电路还是CMOS电路中，都有单片集成的施密特触发器芯片。 如图7-7所示为CMOS集成施密特触发器CD40106的内部结构。 图7-7 CD40106的内部结构 如图7-8所示为CD40106的电压传输特性以及阈值电压与供电电压的关系曲线。 （a）电压传输特性 （b）阈值电压与供电电压的关系曲线 图7-8 CD40106的性能特性 如图7-9所示为CD40106的工作电压波形。 图7-9 CD40106工作电压波形 如图7-10所示为某CD40106电路的电路结构及工作电压波形图。 （a）电路结构 （b）工作电压波形 图7-10 CD40106的典型应用 计算CD40106电路输出波形的相关参数，可得： 7.2.3施密特触发器的应用 1．波形变换 如图7-11所示为施密特触发器将正弦波信号转换成矩形方波。其中，输出脉冲宽度可通过回差电压加以调节。 图7-11 施密特触发器波形变换 2．波形整形 如图7-12所示为利用施密特触发器的回差特性将不规则波整形成规则的矩形波。 图7-12 施密特触发器波形整形 若反向阀值电压取为，则回差电压，整形后的输出波形如图7-12（b）所示。受干扰信号的影响，输入信号在输出中表现为三个矩形脉冲，这是错误的。若反向阀值电压取为，则回差电压，整形后的输出波形如图7-12（c）所示，消除了干扰信号的影响。 图7-13 图7-13 施密特触发器的幅度鉴别 施密特触发器的翻转取决于输入