脉冲信号的产生与整形 一、脉冲信号的参数 V m: 脉冲幅度 tp: 脉冲宽度 tr:上升时间 tf:下降时间 常见的脉冲波形： 2、采用脉冲发生器直接产生连续脉冲的电路. 1、对已有信号进行整形变换得到所需的脉冲信号; 获取脉冲信号的两种方法 ： 触发器的三种类型 ： 两个稳定状态 1、一个稳态，一个暂稳态 2、在输入的触发信号作用下 ，由稳态翻转到暂稳态 3、暂稳态不能长久保持，经 过一段时间后自动返回到稳态 。 1、两个暂稳态 2、没有输入信号 3、电路自动在两个暂稳态间转换 本章主要内容 一、波形变换电路 1、单稳态触发器 2、施密特触发器 二、脉冲产生电路 1、多谐振荡器 2、晶体振荡器 三、定时器 555电路 波形变换电路 一、单稳态触发器 1、分类： 微分型单稳态触发器 积分型单稳态触发器 由与非门构成的微分型单稳态触发器 由或非门构成的微分型单稳态触发器 2、由CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器 工作原理及波形 ： VI V01 VR V02 t t t t VD D VDD VT t1t2 tpo VDD+VT 1、稳态：V01=1，V02=0 VI为低电平时，由于G2的输入经R接至VDD，所以V02为低电平， G1由于两输入均为0，V01为高电平。C两端电压VC=0 2、外加触发信号，电路由稳态翻转到暂稳态，V01=0，V02=1 VI正跳变时，V01由高变低，经C耦合，使VR为低电平，于是 G2输出V02 变为高电平。此时即使VI撤除，由于V02的高电平 作用，V01仍可维持为低电平。但此状态不能长久，称为暂稳态。 3、由暂稳态自动返回到稳态： 暂稳态期间，电源经电阻R和门G1的导通工作管对电容C充电， 随着充电时间的增加，C上电荷逐渐增多，使VR升高，当VR达 到VT时，电路发生下述正反馈： C充电VR上升V02下降V01上升 单稳态触发器工作过程说明： 最后使电路退出暂稳态，此时：V01=1，V02=0，暂稳态结束。 暂稳态结束后，电容C通过电阻R放电，使C上电压恢复到稳态时 的初始值。 单稳态触发器 3、主要参数的计算 （1）输出脉冲宽度 tpo 暂稳态 维持时间 根据VR的波形计算，为方便，将触发脉冲作用的时 刻t1为时间起点： 根据RC电路瞬间过程的分析，可得到： 3、主要参数的计算 当t=tpo时，VR=VT，代入上式有： 若VT=1/2VDD，则： 单稳态触发器 3、主要参数的计算 单稳态触发器 （2）恢复时间tre （3）最高工作频率fmax tre 暂稳态结束后，还需 要一段恢复时间以便 电容C将在暂稳态期间 所充的电荷放完，使 电路恢复到初始状态。 电容放电的 时间常数 T：触发信号 VI的时间间隔 4、讨论 单稳态触发器 （1）t=t2时,VR=VDD+VT，此电压对于门G2过高，可能 损坏MOS门，如何避免此现象的发生呢？ C充电时，D开路 t=t2时， D导通，将VR 钳制在VDD+0.7V 4、讨论 （2）VI的脉冲宽度tpi tpo时， 情况怎样？ 单稳态触发器 VI V01 VR V02 t t t t VDD VD D VT t1t2 tpi tpo 当V02变低后，G1没有响应， 不能形成正反馈过程，使V02 的输出边沿变缓。 Rd Cd VI 宽脉冲触发的单稳态电路 如何解决？ 输入端加Rd、Cd 组成的微分网络 。 5、单稳态触发器的应用 定时 & 单稳 电路 CP VI VO VB 工作波形： CP VI VB VO tpo 波形变换电路二、施密特触发器 模电中学过：带正反馈的迟滞比较器 1、施密特触发器的特点： 1、属于电平触发，对于缓慢变化的信号仍然适用， 当输入信号达到某一额定值时，输出电平会发生突变。 2、对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同的 阈值电平，即具有滞后电压传输特性。 Rf RI VI VO VP 比较的基准电压： 该电路是一施密特触发器。 施密特触发器 2、滞后电压传输特性： VI VO VOH VOL VT+VT- VT+正向阈值电压 VT-负向阈值电压 回差（或滞后电压） 4、逻辑符号： 3、输入输出波形： VI VT- VT+ t VOH VOL VO t 5、产品：CT7414 6、施密特触发器的应用 （1）波形的整形及变换 VI VT- VT+ t VOH VOL VO t （2）多谐振荡器 VI VO R C VI VT- VT+ t VOH VOL VO t （3）幅度鉴别 6、施密特触发器的应用 VI VT- VT+ t VOH VOL VO t 脉冲产生电路 一、多谐振荡器（无稳态电路） 基本RS触发器单稳态触发器无稳态电路 由CMOS反相器及RC构成的多谐振荡器 11 VI V02 V01 R C G1G2 放电充电 VI VT VDD+VT 充电 t V02 t VD D VDD t V01 放电 VDD+0. 7 由CMOS反相器及RC构成的多谐振荡器 T1、T2的计算 VI VT VDD+VT 充电 t V02 t VD D VDD t V01 放电 T1T2 t1t2 以时刻t1为时间起点： 当t=T1时，VI=VT ， 代入下式： 由CMOS反相器及RC构成的振荡器 VI VT VDD+VT 充电 t V02 t VD D VDD t V01 放电 T1T2 t1t2 以时刻t2为时间起点： 当t=T2时，VI=VT ， 代入下式： 若VT=1/2VDD，则： 脉冲产生电路 二、晶体振荡器 前面介绍的多谐振荡电路产生的脉冲信号的周期（或频率） 受R、C和VT的影响，而R、C和VT又受温度及电源电压变化 的影响，所以其周期（或频率）不够稳定。 11 R C G1G2 R 石英晶体 电路符号 石英晶体振荡器振荡频率仅取决于石英 晶体的串联谐振频率 fs， 与电路的其它元件无关， 具有极高的稳定性，广泛 用于通信、定时等频率要 求高的场合 。 晶体与晶振：晶体是一个器件，通常为扁平封装或 圆柱形金属封装的两脚器件，而晶振是一个电路， 如四脚封装的晶振电路，其四个脚分别为：电源、 地线、输出、空脚。 555定时器 定时器电路 1、555电路原理图 R S Q Q C1 C2 5K 5K 5K （6）阈值输入 （5）控制电压 （2）触发输入 （1）地（4）复位 (8) (3）输出端 （7）放电端T A B 3个5K电阻组成分压器 当控制电压端悬空时：VA=1/3VCC VB=2/3VCC 当控制电压外接VC时：VA=1/2VC VB=VC C1、C2： 电压比较器 一般外接 RC电路 2、引脚功能（8脚封装） GND，接地 触发输入 电路的输出端：Q 复位端：低电平有效；正常工作时，=“1” 控制电压：控制分压值 阈值输入 放电端Discharge，控制外接RC电路充放电 +VCC（318V） 3、555定时器功能表 输入输出 阈值输 入 触发输 入 复位RDQ放电管状 态 00导通 VB VA10导通 VA1保持保持 VB VA1 VB VA11截止 555单稳态电路 定时器电路 1、电路 4：复位端不 用时接+VCC 5：控制电压端 悬空时通过滤波 电容接地 7：放电端 6：阈值输入端 外接RC，V6=VC 2、原理 VC t VO t tpo 2/3VCC VI t 接通电源后，+VCC经R给C充电，当 VC=2/3VCC时，R=1，此时VI=1， S=0，故Q=0（即VO=0），放电管 导通，C通过它放电，R=0，RS-FF处 于保持状态，电路进入稳定状态。 VI1/3VCC,S=1 R仍为0， Q=1 进入 暂稳态 放电管截止 ，C开始充电 。 当VC=2/3VCC时， R=1，此时VI=1 S=0，Q=0， （ 即VO=0） 放电管导通， C通过它放电， 电路回到稳定状态 555单稳态电路 3、 tpo的计算 当t=tpo时，VC=2/3VCC，代入上式有 ： 555多谐振荡器 1、电路 6端与2端连接，V2=V6=VC； 无触发信号Vi； R1、R2、C：外接的定时元件 ； 2、原理 tpL t VC 2/3VCC t VOH VOL VO 1/3VCC tpH t PL、tPH 谁大？ 为什么 ？ 3、 tp的计算 当t=tpH时，VC=2/3VCC，代入公式有： 555多谐振荡器 充电时 同理 振荡频率 555施密特触发器 1、电路 2、原理 思考 从555多谐振荡器电路及VC和 VO的波形出发，如何用555构 造一个施密特触发器呢？ t VC 2/3VCC t VOH VOL VO 1/3VCC VI VT- VT+ t VOH VOL VO t 小 结 1、由门电路构成的单稳，多谐电路和基本RS触发器，在结 构上极为相似，都属于下图所示的反馈结构，只是耦合网络 不同，因而RS触发器具有两个稳态，单稳触发器具有一个稳 态，多谐振荡器没有稳态。 11 G1G2 耦合 网络 耦合 网络 2、在单稳和无稳电路中，由暂稳态过渡到另一个状态，其“ 触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因而无须 外加触发脉冲。暂稳态持续的时间是脉冲电路的主要参数， 它与电路的阻容元件有关。 小 结 3、在数字电路中，施密特触发器实质上是具有滞后特性的 逻辑门，它的输出状态取决于输入，不具有记忆功能。只 有当输入信号电平处于回差范围之内时，电路保持前一状 态，因此被称为施密特触发器。 4、集成单稳电路分为非重复触发和可重复触发两大类，在 暂稳态期间，触发信号对非重复触发单稳电路没有影响， 而对可重复触发单稳电路可连续触发。 5、定时器是一种应用广泛的集成器件，多用于脉冲产生、 整形及定时等。除555定时器外，目前还有556（双定时器 ），558（四定时器）等。 6-5、6-7、6-10、 补充习题 1、由555构成的单稳态电路如图（A）所示，图中 C的单位为F，R的单位为。问：（1）该电路的t p o= ? （2）试判断图（B）中哪个信号可做为电路的Vi 使 用，并画出相应的VC和VO的波形。 补充习题 （2）要求 t p i2.5V时，哪个LED亮？ （2）当Vi 2.5V时，RS=10V3(Q)=0LED1亮 ； （2）当Vi 数十HZ时LED1和LED2将轮流发亮 ， 但因 f 较高，视觉暂留的结果看起来LED1、 LED2均亮。 D/A转换器和A/D转换器 概论 用数字方法处理模拟信号时，必须先将模拟量 转换成数字量，这是由ADC完成的。 处理后的数据还需还原成模拟量，则由DAC完 成。 模数之间的相互转换具有十分重要的意义，例如： 1、计算机的应用； 2、数字测量仪表； 3、数字通信和遥测。 D/A转换器概述 一、示意图： 二、分类： 1、权电阻型DAC 2、R-2R梯形网络型 DAC 3、倒T型 DAC 三、R-2R梯形网络D/A转换器 参考（标准） 恒压源 定值 = 模拟量 数字量 外接的 比例放大器 ：求和 比例放大器的输出： 推广到n位 ： 当Rf =R时