《脉冲波形的产生和整形.pps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《脉冲波形的产生和整形.pps（55页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、（6-1）,电子技术,数字电路部分,第六章 脉冲波形的产生和整形,（6-2）,第六章 脉冲波形的产生和整形,6.1 概述,6.3 连续矩形脉冲波的产生,6.2 单脉冲的产生,6.4 单稳态触发器,6.5 555定时器的原理和应用,（6-3）,6.1 概述,数字电路区别于模拟电路的主要特点之 一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。,（6-4）,6.2 单脉冲的产生,按钮按放一次，便产生一个单脉冲。,但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易
2、引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。,（6-5）,正常时，不按按钮，Q0；,按下按钮时，锁定器翻转，Q1；,开按钮后，回到Q0。,可见：按钮动作一次，Q端就输出一个正脉冲。由于锁定器的存在，即使按钮抖动，输出端也不会产生毛刺。,削抖电路,（6-6）,6.3 连续矩形脉冲波的产生,矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论后一种电路。,6.3.1 环形振荡器,利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:,（6-7）,设 uo3 的初始状态为0:,0,1,0,1,0,1,用波形图来表示,则为:,优点:电路结构简单
3、,所用元件少。,缺点:频率太高,并且不可调整。,（6-8）,在原电路的基础上添加RC延时电路,便可以克服上图的不足:,下面将结合它的工作波形说明其工作原理:,（6-9）,假设：开始时uo=0,电容上的电流，uA下降,uAUT时，uo不反转。,（6-10）,当uA=UT时，uo反转，uo1、uo2也一起反转。,（6-11）,由于电容电压不能 突变,当uo1 发生下跳时,uA有一突变。,（6-12）,t1 后，uo2uo1，电容反向充电,uA上升。,只要uAUT，uo就不反转。,t1,（6-13）,当uA=UT 时(t2)，uo、uo1、uo2再次反转。,t2,（6-14）,由于uo1上跳，电容电
4、压不能突变，所以uA上跳，然后uA开始下降,（6-15）,输出信号的周期近似为:,T=2.2 RC,（6-16）,6.3.2 RC耦合式振荡器,波形请自行分析,（6-17）,这个电路有两个缺点:,一是不容易起振;,二是电路振荡频率的稳定 性较差,容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。,(a),(b),为便于起振,将两个电 阻改接成如图(b)示,只要适当选择它们的大小,使两个与非门的静态工作点均处于放大区,起振便比较容易.,（6-18）,石英晶体振荡器常用 作数字系统的基准信号.,为获得稳定的振荡频率,可在振荡电路中串接石英晶体,组成石英晶体振荡器,如图(c)所示.,(a),(b),（6-
5、19）,6.4 单稳态触发器,单稳态触发器简称单稳。,它的突出特点是:输出端只有一个稳定状态,另一个状态则是暂稳态.加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态,但是,经过一定时间以后,它又会自动返回原来的 稳定状态。,（6-20）,6.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理,t1,当 ui 发生正跳变后,uo1 跟着负跳变;但uA不能突变，uo2 立即下跳。,在ui正脉冲到来以前，uo1是高电平，uo2是高电平。,（6-21）,uo1下跳后，C放电，uA下降。,UT,uA=UT时，uo2上跳。,之后uA继续下降。,Ui正脉冲过后，uo2随后恢复高电平。,（6-22）,UT,W,在ui合理的配合下
6、，单稳态触发器输出脉冲（uo2）的宽度W，取决于电容的放电速度。即R、C参数的大小。,（6-23）,回答:有!.,t2,若的C放电速度太慢，在 t1 t3 期间,uAUT,则uo2 低电平宽度不再受RC的控制。必须改进电路!,（6-24）,(a),具体原理请参见有关教材。,（6-25）,6.4.2 集成单稳组件介绍,它的管脚图和功能表见下页:,集成化单稳组件的类型很多,以下以74LS123 为例,作为介绍对象。,74LS123 包括两个独立的单稳,各管脚以字头 1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻(RT)和定时电容(CT)决定。单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入
7、相与的结果，具体参见它的功能表。,（6-26）,74LS123管脚图,（6-27）,74LS123功能表,（6-28）,74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:,1.基本脉冲宽度由外接电阻(RT)、电容(CT)决定，当CT 1000PF 时，脉宽 tW 应为：,tW=0.45 RT CT,2.在清零端(CLR)加清 0 负脉冲,可提前 终止输出脉冲,如下图所示:,CLR,Q,单位：RT:k、CT:Pf、tW:nS,（6-29）,3.通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲,可使输出脉冲的宽度加宽:,由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度,所以,它被称为可再触发式单稳。,（6-30）
8、,6.4.3 单稳态触发器的应用,单稳的应用多种多样,如:整形、延时控制、定时顺序控制等等。,例如“延时控制”,利用单稳可以取得延时作用,延长的时间可以通过 R、C调节。请看下例:,（6-31）,QA,QC,QB,QD,CP,CLR,R,S0,S1,QA,QC,QB,QD,CP,CLR,R,A,B,C,D,E,F,G,H,7 4 L S 1 9 4(1),7 4 L S 1 9 4(2),R2,C2,A,R1,C1,A,Q1,B,+5V,移位输入,DW1,DW2,时钟,S1,S0,（6-32）,t0,t1,t2,t3,用波形图表示如下:,（6-33）,用波形图表示如下:,移位寄存器清零,移位寄
9、存器串行输入为1,循环重新开始,（6-34）,6.5 555定时器的原理和应用,555定时器是将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。它使用方便,带负载能力较强,目前得到了非常广泛的应用。,6.5.1 555定时器的工作原理,555定时器的内部电路包括以下几部分:一个由三个相等电阻组成的分压器;两个电压比较器:A1、A2;一个 RS 触发器;一个反相器和一个晶体管T等。具体的 结构见后图。,（6-35）,R,S,Q,Q,+,+,-,-,A1,A2,VCC,TH,CO,TR,D,T,uo,RD,8,7,6,4,5,3,2,1,R,R,R,（6-36）,管脚图,（6-37）,CO,三个电阻构成
10、的分压器给两个比较器提供基准电压:A1 的为 2VCC/3,A2 的为 VCC/3。,首先讨论上图中彩色部分的电路的工作原理。,（6-38）,1,0,1,0,0,0,阈值端,触发端,（6-39）,附录:,（6-40）,综合以上的分析结果,便可得到555的功能表:,（6-41）,6.5.2 555定时器的应用,(1)双稳态触发器:微电机起动停车控制电路。,S1:起动按钮,S2:停车按钮,555定时器应用范围非常广泛，可以做单稳、双稳、多谐震荡器、施密特触发器等。下面举例说明：,（6-42）,仅按下起动按钮 S1,则 TR VCC/3;未按 S2,当然 TH 2VCC/3,故 uo=1,电机转动。
11、,即使放开 S1,TR VCC/3,TH 2VCC/3,uo 保持为 1,电机继续转动。,如果仅按下按钮 S2,TH 2VCC/3,未按 S1,当然TR VCC/3,这时 uo=0,电机停止运行。,如果松开 S2,电机仍不转动。,（6-43）,(2)单稳态触发器:洗相曝光定时器,若S打开,则 ui=1;,若S合上,则 ui=0。,（6-44）,接通电源后，设按钮 S 处于打开状态,电容已充电至稳态。则：,依前分析可知：此时uo=0,555内的晶体管T导通,电容 CT 被短路,TH VCC/3。Uo保持0状态。,（6-45）,uo=0,555内的管T导通,电容 CT 被短路。,（6-46）,S按
12、下时,TR VCC/3,已有 TH 2VCC/3,故 uo=1。此时555 内的晶体管 T 截止,CT 将充电。只要 uCT 未充至 2VCC/3,uo=1 的状态不会改变。,（6-47）,一旦 uCT 2VCC/3,且按钮已 松开，TR VCC/3,则uo=0;555内的晶体管T也由截止变成导通,电容CT 迅速放电而变成 0V。,（6-48）,由以上过程可以看出:按钮每按动一次,uo 便输出一个正脉冲,其宽度 TW 由 RT CT 决定。,（6-49）,红灯亮的时间即为曝光时间 TW,TW=1.1 RT CT,（6-50）,(3)多谐振荡器:简易电子琴电路,首先说明如何用555 定时器构成多
13、谐振荡器:,（6-51）,设电容C 原先未充电,故 TH=TR VCC/3,此时 uo=1,555内的晶体管 T 截止,电源通过 R1 和 R2 对电容 C 充电。,在 uC 没有充电到 2VCC/3 之前,uo 保持 1 不变。,（6-52）,uC一旦充至2VCC/3，则 TH=TR=2VCC/3、uo由1翻转为 0。同时555内的晶体管 T 导通,电容 C 经 R2、T放电,一直至VCC/3，使得uo 回到 1,进入循环.,t1,t2,t3,在 uC 没有充电到 2VCC/3 之前,uo 保持 1 不变。,（6-53）,T1,T2,输出方波的周期 T的计算:,T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,（6-54）,T1,T2,如何改变方波的占空比？,改变充放电回路的时间常数即可。充电时间常数：（R1+R2）C 放电时间常数：R2C,（6-55）,简易电子琴就是通过改变R2 的阻值来改变输出方波的周期,使外接的喇叭发出不同的音调。,
