第13章脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形

1、第第1313章章 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形介紹多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器介紹多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器.多諧振蕩器能直接產(chǎn)生脈沖信號(hào)多諧振蕩器能直接產(chǎn)生脈沖信號(hào);施密特觸發(fā)器能對(duì)已有信號(hào)進(jìn)行變換施密特觸發(fā)器能對(duì)已有信號(hào)進(jìn)行變換;單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可用于脈沖信號(hào)的定時(shí)、延時(shí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可用于脈沖信號(hào)的定時(shí)、延時(shí).13.1 555集成定時(shí)器集成定時(shí)器555集成定時(shí)器是一種將模擬和數(shù)字電路集成于一體的電集成定時(shí)器是一種將模擬和數(shù)字電路集成于一體的電子器件子器件,通過(guò)外加少量的阻容元件通過(guò)外加少量的阻容元件,能構(gòu)成多種用途的電路能構(gòu)成多種用途的電路.1. 5G555定

2、時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)1.分壓器分壓器2.比較器比較器3.RS鎖存器鎖存器4.三極管放電開(kāi)關(guān)三極管放電開(kāi)關(guān)5.輸出緩沖器輸出緩沖器組成：組成：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQOUT5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD2. 定時(shí)器的邏輯功能定時(shí)器的邏輯功能1）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 2）Vi12/3VCC Vi21/3VCC 3）Vi11/3VCC當(dāng)當(dāng)RD=1時(shí)：時(shí)：VCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCOVCOVi1Vi2VoRDVoTD

3、*Q的高低確定的高低確定TD 管是否導(dǎo)通。管是否導(dǎo)通。Vo=0Vo=1 Vo不變不變 特點(diǎn)：特點(diǎn)：5G555為雙極型定時(shí)器，電源電壓范圍寬為雙極型定時(shí)器，電源電壓范圍寬 （4.518V),輸出電平能與輸出電平能與TTL、CMOS電路兼容電路兼容.驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)電 流大，灌、拉電流可達(dá)流大，灌、拉電流可達(dá)200mA.稱(chēng)稱(chēng)TH為高電平觸發(fā)端；為高電平觸發(fā)端；TR低電平觸發(fā)端。低電平觸發(fā)端。13.2 施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器邏輯符號(hào)及電壓傳輸特性施密特觸發(fā)器邏輯符號(hào)及電壓傳輸特性VoVoHVoLVT-VT+Vi0ViVo不帶反相器不帶反相器特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)）有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)VOH

4、和和VOL,但穩(wěn)態(tài)要靠輸?shù)€(wěn)態(tài)要靠輸 入輸入輸 出電平來(lái)維持；出電平來(lái)維持； 2）具有滯回電壓傳輸特性。）具有滯回電壓傳輸特性。13.2.1 用用555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器1. 電路組成電路組成8462153555VCCVoViVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDVoTD2.工作原理工作原理1) 當(dāng)當(dāng)Vi1/3VCC時(shí)時(shí),VO=VOH;2) 當(dāng)當(dāng)1/3VCC Vi2/3VCC時(shí)時(shí),VO=VOL.Vit2/3VCC1/3VCC0VOt0VOHVOLVT+=2/3VCCVT-=1/3VCCVT= VT+

5、 VT- =1/3VCC13.2.2集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器集成施密特觸發(fā)器有多個(gè)品種，一般集成施密特觸發(fā)器有多個(gè)品種，一般TTL集成施密特觸發(fā)集成施密特觸發(fā)器的上觸發(fā)電平約在器的上觸發(fā)電平約在1.7V左右，下觸發(fā)電平約在左右，下觸發(fā)電平約在0.9V左右；左右；CMOS集成施密特觸發(fā)器的上、下觸發(fā)電平和電源電壓有集成施密特觸發(fā)器的上、下觸發(fā)電平和電源電壓有關(guān)。關(guān)。13.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1. 波形變換波形變換ViVo 帶反相器帶反相器VitVOtVT+VT-002.脈沖整形脈沖整形ViVo 帶反相器帶反相器VitVOtVT+VT-003.幅度鑒別幅度鑒別ViVo

6、 帶反相器帶反相器VitVOtVT+VT-0013.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn):電路有一個(gè)電路有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài),一個(gè)一個(gè)暫穩(wěn)定暫穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài).在在沒(méi)有外界觸發(fā)信號(hào)作用沒(méi)有外界觸發(fā)信號(hào)作用時(shí)時(shí),電路處于穩(wěn)定狀態(tài)電路處于穩(wěn)定狀態(tài);在在外外界信號(hào)作用界信號(hào)作用下下,電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換為暫穩(wěn)態(tài)電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換為暫穩(wěn)態(tài),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,電電路路自動(dòng)自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)返回到穩(wěn)定狀態(tài). 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器常用于脈沖的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器常用于脈沖的整形整形、定時(shí)定時(shí)和和延時(shí)延時(shí)。13.3.1 由由555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成電路組成VoV

7、CC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.11)當(dāng)當(dāng)Vi為高電平并穩(wěn)為高電平并穩(wěn) 定一段時(shí)間后，定一段時(shí)間后，Q端一端一 定為定為1(Q為為0); (為什么為什么)2)當(dāng)當(dāng)Vi來(lái)一個(gè)較短的負(fù)來(lái)一個(gè)較短的負(fù) 脈沖后脈沖后, Q端改變狀態(tài)端改變狀態(tài), 并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后(這這 時(shí)時(shí)Vi已返回已返回1),Q自動(dòng)自動(dòng) 返回到返回到1)的狀態(tài)的狀態(tài). (為什么為什么)2. 工作原理工作原理VitVCt00VOt02/3VCCtwtw*Vi的負(fù)脈沖寬度要小于的負(fù)脈沖寬度要小于tw tw1.1RCVoVCC+-U

8、C1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDVCViR0.113.3.2 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器ViVoCRVRVitVRt00VOt0VT+twVT-*Vi的正脈沖寬度應(yīng)大于的正脈沖寬度應(yīng)大于tw tw=RCln(VDD/VT-)13.3.3 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有多個(gè)品種集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有多個(gè)品種,包括包括TTL電路和電路和CMOS電路電路.1&1RICXRXCXA1A2BRextCextRxcx3459101161QQ功能表功能表 A1 A2 B Q Q 0

9、 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0例例:74121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1&1RICXRXCX3459101161QQVCCCext1&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCC兩種連接方法：兩種連接方法：tw0.7RextCext13.3.4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用1.脈沖整形脈沖整形ViV0tt001&1RICXRXCX3459101161QQCextRextVCCViVo2.脈沖的延時(shí)脈沖的延時(shí)1&1RICXRXCX3459101161Q1QC1R1VCCVi1&

10、;1RICXRXCX3459101161Q2QC2R2(1)(2)VoVCCt0Vit0t0tw1tw1tw2tdQ1Vo3.脈沖的定時(shí)脈沖的定時(shí)1&1RICXRXCX3459101161QQCRVCCViVoVB&10tVi0tQ0tVB0tVO一個(gè)測(cè)頻的例子一個(gè)測(cè)頻的例子13.4 多諧振蕩器多諧振蕩器 能自行產(chǎn)生具有一定頻率和一定脈寬的矩形脈沖的電路能自行產(chǎn)生具有一定頻率和一定脈寬的矩形脈沖的電路. 多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài),有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài).13.4.1 用用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&

11、QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2C8472153555VCCVo6R1C0.01uf R21.電路組成電路組成VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T2TT1=(R1+R2)Cln2T2=R2Cln22.工作原理工作原理占空比占空比:正脈寬正脈寬T1與周與周 期期T之比之比T1R1+R2q=q= T= =R1+2R21) Q=0,TD截止截止,VCC R1 R2 C充電充電,VC按指數(shù)規(guī)律按指數(shù)規(guī)律 上升上升

12、;2) 當(dāng)當(dāng)VC略大于略大于2/3VCC，輸出，輸出Vo 由由1轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為0；4) 當(dāng)當(dāng)VC降至略低于降至略低于1/3VCC，輸出，輸出Vo 由由0轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為1。3) Q=1,TD導(dǎo)通導(dǎo)通,CR2 TD放電放電， VC按指數(shù)規(guī)律下降按指數(shù)規(guī)律下降； 555構(gòu)成振蕩器電路簡(jiǎn)單構(gòu)成振蕩器電路簡(jiǎn)單,頻率易于調(diào)節(jié)靈敏度較高頻率易于調(diào)節(jié)靈敏度較高; 上述電路占空比上述電路占空比q=T1/T衡大于衡大于0.5,調(diào)節(jié)不方便調(diào)節(jié)不方便. 555構(gòu)成振蕩器頻率振蕩低構(gòu)成振蕩器頻率振蕩低(一般不超過(guò)幾百一般不超過(guò)幾百KHz),且頻且頻率穩(wěn)定度不高率穩(wěn)定度不高. 該電路特點(diǎn)該電路特點(diǎn)3.改進(jìn)電路改進(jìn)電路VoVCC+-UC1C1+-UC2C2&QQ5k5k5kG1G2G3117265843DTRTHCORDTDR1.01R2CRwT1=R1Cln2T2=R2Cln2占空比占空比:T1R1q=q= T= =R1+R2當(dāng)當(dāng)R1=R2時(shí)時(shí), q=1/2q=1/2當(dāng)當(dāng)R1R2時(shí)時(shí), q1/2q1/2當(dāng)當(dāng)R1R2時(shí)時(shí), q1/2q1/213.4.2 用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器用施密特觸發(fā)器構(gòu)成多諧振蕩器VCVoCRVCt0VOt02/3VCC1/3VCCT1T213.4.3 石英晶體多諧振蕩器石英晶體多諧振蕩器 石英晶體多諧振蕩器的主要特點(diǎn)為頻率穩(wěn)定高石英晶體多諧振蕩器的主要特