资源预览内容
第1页 / 共26页
第2页 / 共26页
第3页 / 共26页
第4页 / 共26页
第5页 / 共26页
第6页 / 共26页
第7页 / 共26页
第8页 / 共26页
第9页 / 共26页
第10页 / 共26页
亲,该文档总共26页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
1,第十章 脉冲波形 的产生和整形,第一节 概述,本章只讨论矩形脉冲。,矩形脉冲的主要参数:,脉冲周期T;,脉冲频率:,脉冲幅度VM;,脉冲宽度tW;,上升时间tr;,下降时间tf;,本章讨论三种脉冲电路:施密特触发器;单稳态触发器;多谐振荡器。,每种电路都有三种构成方式:集成;用门电路构成;用555电路构成。,本章只介绍用555电路构成的脉冲电路。,f = 1/T,占空比q:,q=tw /T .,【题10.1】【10.20】,2,第二节 555定时器及其应用,一、555定时器的电路结构与功能,555电路又称为集成定时器。,1972年由Signetics公司推出。既有双极型产品,也有MOS型产品。它们产品型号的最后3位数码都是555.如:,CB555 是国产双极型电路;,CH7555是CMOS型电路。,清零端,控制电压,阈值端、 高触发端,触发端、 低触发端,放电端,CB555电路结构图,3,低,导通,1,低,导通,1,导通,低,(不变),高,截止,1,1,高,截止,(不变),VCO,电路的功能:,有两个阈值电压:,VR1=2VCC / 3,VR2=VCC / 3,随着TH端和TR端的电压不同,其工作状态将发生变化:,2VCC / 3,VCC / 3,0,注意修改表10.5.1及前面的论述,4,二、构成施密特触发器(Schmitt Trigger),(一)施密特触发器的特点:,1.输入信号从低电平上升的过程中,电路状态转换时对应的输入电平,与输入信号从高电平下降过程中对应的输入电平不同。,2.在电路状态转换时,通过电路内部 的正反馈过程使输出电压波形的边沿很陡。见457页,(二)工作原理:,分析输入电压由0V上升到VCC和由VCC下降到0V时,电路状态如何变化。,将TH端和TR端并联作输入端,接输入电压,5,0,t,V T+:正向阈值电压或上限阈值电压,VT- :负向阈值电压或下限阈值电压,V= VT+ - VT- : 回差,电压传 输特性,若改变VCO值VT+,VT-的值将改变。,VOH,0.01,特点:,由于有比较器,允许输入信号慢变化;,由于有触发器,输出端边沿好。,V T+,V T-,请记录,458页,6,(三)施密特触发器的应用(见464页),1.波形变换,2.脉冲整形,3.脉冲鉴幅,波形变换,脉 冲 整 形,脉冲鉴幅,7,(四)其他类型的施密特触发器,用门电路也可构成施密特触发器; 还有集成的施密特触发器。,用门电路构成的施密特触发器已很少使用,这里不作介绍。,集成施密特触发器既有TTL型,也有CMOS型。,如74LS14是集成施密特触发六反相器;74LS132是施密特触发的四2输入与非门。,如CC40106是集成施密特触发六反相器;CC4093是施密特触发的四2输入与非门。,8,三、构成单稳态触发器(Monostable Multivibration),(一)单稳态触发器的特点,1.有两个状态稳态、暂稳态;,2.在外界触发脉冲作用下,能从稳态翻转到暂稳态,在暂稳态维持一段时间后,再自动返回;,3.暂稳态维持时间长短取决于电路本身参数,与触发脉冲的宽度和幅度无关。,单稳态触发器,tW,tW由电路内部参数决定,暂稳态,稳态,9,(二)工作原理,1.稳态,=VH ,设TD工作在饱和状态,则:,VC=VTH=0V, 555电路处于保持状态,且一定是VO=VL,,这是因为若假设TD截止,则不合理。,2.触发,555电路状态翻转为VO=VH,此时TD截止,VC保持0V不变。,3.暂稳态,电容C充电,=VIL,充,其三要素为:,(0)=0V,( )=VCC,,=RC,VCC,下页,10,充,当 =2/3 VCC时,555电路翻转为输出VL,而 保持不变。,5.恢复,由于TD导通,电容C向TD放电,使 迅速下降为0V。,4.自动返回,上页,VCC,放,用三要素法描述过渡过程:,11,(三)参数计算(以脉冲宽度为主),1.脉冲宽度tW,得到公式:,tW,VCC,0V,2.恢复时间tre:,tre=(35)rcec,3.分辨时间td:,td=tw+tre,tre,*该电路特点:,窄脉冲触发。,触发脉冲的最小周期,触发脉冲宽度要小于输出脉冲宽度,RC,2/3VCC,12,若条件不满足可在输入端加微分电路 (供参考),13,(四)应用(请记录),1.整形改变输入脉冲的占空比。,2.定时(延时),控制脉冲,被测脉冲,例1:数字频率计。,例2:延时触发,能输出固定宽度的脉冲。,宽度为1秒的正脉冲,延迟时间为tW1,输出脉宽为Tw2.,14,(五)其他类型的单稳态触发器,用门电路可构成单稳态触发器;,也有集成的单稳态触发器。,1.集成单稳态触发器,既有TTL电路产品,也有CMOS电路产品。介绍74121。只介绍如何使用。(见471页),有三个输入端:,A1,A2为下降沿触发输入端;,B为上升沿触发输入端。,有两个互补的输出端VO、VO。,电容需外接;电阻可选择内部的,也可外接。接法如图。,可用功能表或波形图说明其工作原理。,使用内部电阻,15,保持,A端触发,B端触发,10,16,工作波形:,输出脉宽的计算:,从器件手册可查到计算公式。74121的公式如下:,tW 0.69RextCext,Rext的取值在2K 到30K 之间;,Cext的取值在10pF到10 F之间。,tW的范围在20nS到200mS之间。,也可使用内部电阻Rint代替外接电阻Rext。Rint约为2K 。,74121是不可重复触发的。而74122是可重复触发的。见图示。,17,2.CMOS微分型单稳态触发器,(1)工作原理,输入端微分电路提取 的上升沿。,稳态:,=VDD,,=0,,=0。,触发:,暂稳态:,=0,,=VDD,,=VDD。,i充,C充电,VDD,三要素为:,(0)=0,,( )=VDD,,=RC。,自动返回:,条件: VTH。,18,VDD,=0,,=VDD,,VDD。,恢复过程:,电容C放电至起始状态。所用时间为:,Tre=(35)CRON,(2)计算脉宽tW,等于 由0V上升到VTH所用的时间:,门G1的输出电阻,0.5VDD,取消输入微分电路会使输出后沿变坏。,i充,19,不需输入信号即可产生矩形脉冲。,四、构成多谐振荡器(Astable multivibrator),(一)多谐振荡器的特点,(二)电路的原理,刚接通电源:,=0V,TD截止。,此时为暂稳态1:,i充,C充电,VCC,三要素为:,(0)=0V,1/3VCC,( )=VCC,在t1时刻 =2/3VCC,555电路翻转。,t1,C放电,0,i放,=VH ,,进入暂稳态2 =VL,TD导通。,先接成施密特触发器,20,三要素为:,(0)=2/3VCC,,( )=0V,,在t2时刻 =1/3VCC,555电路翻转。,(三)计算周期T=T1+T2,i充,i放,充,1/3vcc,2/3vcc,占空比:,f = 1/T,VCC,t1,0,t2,VCC,t1,0,t2,给施密特触发器输入锯齿波可产生矩形波,21,(四)改进电路,占空比可调的多谐振荡器,T1=R1Cln2,T2=R2Cln2,q=,T=(R1+R2)Cln2,解:,可选VCC=5V,由q公式,且q=2/3可求出:,R1=R2,由于,T=(R1+2R2)Cln2,R1=48K,选C=10 F代入上式求出,R2=R1=48K,上述电路占空比始终大于50%,且不可调。,C选择原则: 过大则漏电流大 过小则电阻太大 二者均可使周期不准,22,(五)用门电路构成的多谐振荡器,1.非对称式多谐振荡器,(1)工作原理,采用CMOS门;,RF使门1工作在转折区。,因此门2也工作在转折区,电容C引入正反馈,使电路振荡。,设t1时刻G1输出低电平、G2输出高电平。定为暂稳态2。,当 VTH时,产生连锁反应:,随之电路进入暂稳态1。见下页图。,C充电,VDD,0,i充,23,C放电,在t2时刻:,在暂稳态1:,t1,t2,i放,三要素为:,放=RFC。,t3,在t3时刻 VTH,又发生连锁反应,进入暂稳态2:,(0)=VTHVDD,,在暂稳态2,C充电的三要素为:,(0)=VTHVDD,,( )=VDD,,充RFC,( )=0,VDD,0,回前页,24,(2)周期计算:,T=T1+T2,将前面的三要素代入下面的公式,即可求出T1和T2:,T=2.2RFC,思考:若将RP短路,会发生什么情况?,用TTL门构成这种多谐电路也可,但分析较复杂。,(0)=VTHVDD,,暂稳态2,C充电的三要素为:,充RFC,( )=0,( )=VDD,,放=RFC。,(0)=VTHVDD,,暂稳态1中,C放电三要素:,25,2.石英晶体多谐振荡器,符号,构成:在对称式多谐振荡器的反馈回路中串入石英晶体。,石英晶体电抗的频率特性如图。f0 称为固有频率。,原理: 只有振荡频率等于f0时,晶体的阻抗为0(最小),电路才能产生振荡。因此输出频率一定为f0。,用TTL或CMOS门都可构成石英晶体多谐振荡器。,26,【题6.31】,振荡频率:代入公式得9.66KHz.,延迟时间:,=11S,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号