《脉冲波形的产生与处理电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脉冲波形的产生与处理电路.ppt（44页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第七章：脉冲波形的产生与处理电路,北京邮电大学电信院电路与系统中心,内容提要,内容提要,脉冲波形的定义,脉冲波形发生电路即多谐振荡电路，一般用来做信号源,波形处理电路有限幅、钳位、整形、延迟电路等,脉冲波形参数,半导体器件的开关特性及脉冲波形处理电路,各种脉冲波形的产生电路,主要内容如下：,简单介绍门电路的概念及参数,要点,要点,在脉冲波形产生与处理电路中，各种半导体器件大都工作在大信号状态，属于非线性应用,电路的分析方法和内容与放大电路明显不同，讨论的重点是电路的瞬态特性、波形响应等,常见的脉冲波形,第一节：波形的基础知识,都是时间函数,实际矩形脉冲波形及其参数,脉冲幅度,平均脉宽,重复周期
2、 及重复频率,上升时间,下降时间,占空比,顶部倾斜,第一节：波形的基础知识,理想矩形脉冲频谱分析的意义,前后沿(跳变处)变化快，集中了信号的高频分量；而平顶部分变化缓慢，集中了信号的低频成分,可通过将这样的脉冲信号加至放大电路的输入端，并观察输出电压波形的上升沿、下降沿以及波形的顶部来分析放大电路的上、下截止频率,可见放大电路的频率响应与时域响应有密切的对应关系,第一节：波形的基础知识,二极管的开关特性(一),第二节：半导体器件的开关特性,时，由 跳至,：存储时间,：下降时间,：反向恢复时间,二极管的开关特性(二),时的电荷存储效应,后PN结中存储电荷的变化,经过 时间后PN结中存储电荷的变化
3、,第二节：半导体器件的开关特性,二极管的开关特性(三),二极管反向恢复过程实质上是由电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需的时间,影响 的因素：,管子本身的性能,正向电流 与反向电流 的大小,第二节：半导体器件的开关特性,二极管的开关特性(四),二极管由截止转为正向导通所需时间称为开通时间,导通过程简述,二极管的开通时间比 短得多，可以忽略不计,第二节：半导体器件的开关特性,晶体管的开关特性(一),晶体管截止时的说明,晶体管进入饱和区后的说明,延迟时间,上升时间,开通时间,存储时间,下降时间,关断时间,饱和深度,第二节：半导体器件的开关特性,晶体管的开关特性(二),延迟时间,晶体
4、管处于截止状态时，发射结反偏，势垒区较厚，扩散电流为0。当输入矩形脉冲信号跳变至其最大值时，势垒逐渐降低，扩散电流开始形成，这个过程所需的时间为延迟时间,上升时间,在矩形脉冲电压的作用下，扩散电流逐渐增大直至管子饱和。从而可以定义出上升时间,第二节：半导体器件的开关特性,晶体管的开关特性(三),存储时间,晶体管工作于饱和状态时，集电极电流达到饱和值。由于集电结加有正向电荷使集电区也有电子注入至基区，使基区少子增多，形成比工作于放大区多的电荷，称为多余的电荷,当输入信号跳变至最小值时，存储电荷消失需要一定的时间加长。一开始集电极电流仍维持不变，晶体管还处于饱和状态，经过存储时间后，多余的电荷全部
5、消失，晶体管开始脱离饱和，进入放大状态。饱和越深，存储时间越长,第二节：半导体器件的开关特性,晶体管的开关特性(四),下降时间,当基区多余的电荷全部消失后，基区电荷继续消散，这时集电极电流开始减小，输出电压开始上升，直至集电极电流为0，晶体管截止。从而可以定义出下降时间,一般关断时间 大于开通时间,第二节：半导体器件的开关特性,基本的逻辑运算(门),第三节：门电路(简介),在脉冲和数字电路中，其输入输出量一般用高、低电平来表示，高、低电平代表两个不同的状态，可用二元常量表示,在数字电路中一般将高、低电平分别称为逻辑1和逻辑0，而在模拟电路中习惯上用H、L表示,基本的逻辑运算有与、或、非三种，实
6、现这三种运算的电路分别称为与门、或门和非门,与运算和与门,只有所有输入都为高电平，输出才为高电平；只要有一个输入为低电平，输出便为低电平,与逻辑：,注意扩展方式,第三节：门电路(简介),或运算和或门,只有所有输入都为低电平，输出才为低电平；只要有一个输入为高电平，输出便为高电平,或逻辑：,注意扩展方式,第三节：门电路(简介),非运算和非门,输入为高电平时，输出为低电平；输入为低电平时，输出为高电平,非逻辑：,第三节：门电路(简介),非门与其它门的级联,与非门：,或非门：,第三节：门电路(简介),TTL与非门的外特性(一),电路处于截止状态时的输出电平，具有典型值及最小值,输出高电平,输出低电平
7、,电路处于导通状态时的输出电平，具有典型值及最大值,晶体管-晶体管逻辑门，是指输入端和输出端都用晶体管的门电路，简称TTL电路,第三节：门电路(简介),TTL与非门的外特性(二),当电路输出端接额定负载时，使电路输出端处于高电平状态所允许的最大输入电压,关门电平,开门电平与关门电平反映了电路的抗干扰能力,当电路输出端接额定负载时，使电路输出端处于低电平状态所允许的最小输入电压,开门电平,第三节：门电路(简介),单稳态触发器综述,第四节：单稳态触发器,单稳态触发器只有一个稳定状态，在外加触发脉冲的作用下，它从稳态翻转到暂时决定的状态(即暂稳态)，经过一段时间(由电路定时元件参数决定)，又能自动返
8、回稳态，从而输出幅度及宽度都固定的矩形脉冲,用与非门组成的单稳态触发器原理(一),为输入微分环节,为定时元件,要求，从而保证稳态下G1输出为低电平，G2输出为高电平,第四节：单稳态触发器,用与非门组成的单稳态触发器原理(二),时刻,形成如下正反馈过程：,上跳幅度与 上跳幅度相等的原因,正反馈使电路很快翻转进入暂稳态，,第四节：单稳态触发器,用与非门组成的单稳态触发器原理(三),时刻,再次形成正反馈过程：,正反馈使电路很快返回稳态，暂稳态结束,暂稳态期间,第四节：单稳态触发器,用与非门组成的单稳态触发器原理(四),时刻,电容C放电的两条通路,暂稳态期间,恢复过程,放电时间常数，恢复时间,缩短恢复
9、时间，提高电路工作频率的方法,第四节：单稳态触发器,用与非门组成的单稳态触发器原理(五),暂稳态持续时间即为电容C的充电时间,第四节：单稳态触发器,集成单稳态触发器,鉴于单稳态触发器应用十分普遍，因而在TTL及CMOS集成电路产品中都生产了单片集成单稳态触发器。使用时只需很少的外接元件，而且电路还附有上升沿或下降沿触发的选择控制、清零等功能，使用极为方便。此外，由于各元件集成于同一芯片上，电路中采取了补偿措施，因而其温度稳定性较好,集成单稳态触发器的分类：,可重复触发的单稳态触发器,不可重复触发的单稳态触发器,第四节：单稳态触发器,单稳态触发器的主要应用,定时,延时,整形,第四节：单稳态触发器
10、,多谐振荡器综述,第六节：多谐振荡器,多谐振荡器是能产生矩形脉冲波(或方波)的自激振荡电路。它没有稳态，只有两个暂稳态，不需外加触发信号便能在两个暂稳态之间交替转换，输出连续的矩形脉冲。常作为脉冲信号源,不同电路形式多谐振荡器的共同之处：,开关器件,反馈网络,延迟环节,由门电路组成的多谐振荡器原理(一),第六节：多谐振荡器,时刻的初始值,后，至时刻 时的变化,时刻的情况,后的情况,由门电路组成的多谐振荡器原理(二),第六节：多谐振荡器,晶体振荡器,第六节：多谐振荡器,前面介绍的多谐振荡器频率稳定性较差，当电源电压波动、温度变化、RC参数变化时，频率变化较大。在要求较高的场合是不合适的,可用石英
11、晶体代替图7.6.1(a)中的定时电容，构成晶体振荡器,此处石英晶体起串联谐振回路的作用，电路的振荡频率取决于晶体的串联谐振频率，因而振荡频率非常稳定,由施密特触发器组成的多谐振荡器(一),RC网络起反馈和延迟的作用,电容 上的电压 即为其输入电压,工作波形及原理分析,第六节：多谐振荡器,由施密特触发器组成的多谐振荡器(二),放电时,放电时间常数为RC,第六节：多谐振荡器,集成运放组成的三角波发生器,第七节：三角波发生器与锯齿波发生器,电路结构说明,自激振荡的产生过程,锯齿波简介,锯齿波指的是随时间线性变化的电压或电流波形。应用举例,为扫描期,为回扫期,为休止期,为非线性系数,三角波发生器的充
12、放电时间常数相同,若设法让积分电容充放电回路不同，充放电时间常数不等，则可得锯齿波,第七节：三角波发生器与锯齿波发生器,集成运放组成的锯齿波发生器,第七节：三角波发生器与锯齿波发生器,555定时器的组成框图,第八节：555定时器及其主要应用,电压比较器C1和C2,基本RS触发器,推挽式结构的倒相放大输出级,集电极开路输出的泄放晶体管,555定时器的功能表,第八节：555定时器及其主要应用,由555定时器组成的单稳态触发器(一),第八节：555定时器及其主要应用,为输入微分环节,为定时元件,稳态时的状态：3脚输出低电平，T28导通,触发脉冲下降沿后分析,由555定时器组成的单稳态触发器(二),第八节：555定时器及其主要应用,由555定时器组成的施密特触发器,第八节：555定时器及其主要应用,由555定时器组成的多谐振荡器,第八节：555定时器及其主要应用,工作过程描述,
