1、2023/6/26,GUET School of Information&Communications,1,第七章 脉冲波形(b xn)的 产生与整形,7.1 概述(i sh)7.2 555定时器7.3 单稳态触发器 7.4 施密特触发器7.5 多谐振荡器,第一页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,2,7.1 概述(i sh),一、脉冲(michng)信号,脉冲是脉动和短促的意思(y s)，凡是具有不连续波形的信号均可称为脉冲信号。广义讲，各种非正弦信号都是脉冲信号。,第二页，共五十八页。,2023/6/26,
2、GUET School of Information&Communications,3,在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡峭边沿(binyn)的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（CP）。获取这些脉冲信号的方法通常有两种：脉冲产生电路直接产生；利用已有的周期信号整形、变换得到。,第三页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,4,二、脉冲信号(xnho)的参数,脉冲幅度,脉冲(michng)周期,脉冲(michng)宽度,上升时间,下降时间,占空比q脉冲宽度与脉冲周期的比值，qtW/T。,第四页，共五十八
3、页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,5,三、脉冲产生电路(dinl)的暂态分析,脉冲波形产生与整形电路多是由RC充放电电路(dinl)构成的。,开关闭合的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足开关定理UC(0+)=UC(0-)。充电暂态过程结束(jish)后，流过电容器的电流iC()为0，即电容器相当于开路。,第五页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,6,令uC(tW)=UT，则从暂态过程的起始值UC(0+)变到UT所经历的时间tW（脉冲(m
4、ichng)宽度）可用下式计算：,电路的时间常数=RC，决定(judng)了暂态时间的长短。根据三要素公式，可以得到电压随时间变化的方程为,第六页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,7,7.2 555定时器,555电路又称为集成(j chn)定时器。555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。,1972年由Signetics公司推出。既有双极型产品，也有MOS型产品。双极型产品型号的最后(zuhu)3位数码是555，单极型最后数字是7555如：,CB55
5、5 是国产(guchn)双极型电路；,CH7555是CMOS型电路。,第七页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,8,一、555定时器的电路(dinl)结构,电压比较(bjio)器，若u+u-，则输出为高电平，反之输出为低电平。,基本(jbn)触发器,清零端：0有效,输出缓冲器，起整形和提高负载的作用。,第八页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,9,1.分压器,电压(diny)控制端,5脚悬空时，；,5脚外接控制电压UCO时，。,
6、注：当5脚不加控制电压(diny)时，通常经过一个0.01F的电容接地，以抑制干扰。,第九页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,10,2.电压(diny)比较器,阈值(y zh)输入端,触发(chf)输入端,3.基本RS触发器,异步清零端,第十页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,11,4.放电(fng din)三极管,VT是一个集电极开路(kil)的放电三极管。,第十一页，共五十八页。,2023/6/26,GUET Schoo
7、l of Information&Communications,12,二、555定时器的功能(gngnng),5脚不外接控制(kngzh)电压。,定时器的主要功能取决于两个比较器输出(shch)对RS触发器和放电管VT状态的控制。,第十二页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,13,555定时器功能表,5脚不接控制(kngzh)电压:,低,导通,1,低,导通,1,导通,低,（不变）,高,截止(jizh),1,1,高,截止(jizh),（不变）,uCO,0,第十三页，共五十八页。,2023/6/26,GUET Sc
8、hool of Information&Communications,14,由表2可得如下(rxi)口诀：,大于、大于、出0；,小于、小于、出1；,小于、大于、保持(boch),第十四页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,15,7.3 施密特触发器,一、555定时器构成(guchng)的施密特触发器,1.电路(dinl)结构和逻辑符号,UI,UO,+VCC,0.01uF,第十五页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,16,2.工作
9、(gngzu)原理,UI,TH TR,UO,0,1,0,1,电压(diny)波形,演示(ynsh),第十六页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,17,施密特触发器是一种(y zhn)常用的脉冲信号整形电路。,工作(gngzu)特性：,3.工作(gngzu)特性,1、电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号，UI达某一电平值时，输出电压U0突变。U0为脉冲信号。,2、电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与UI 从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同。,利用
10、上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。,第十七页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,18,电压(diny)传输特性,输入信号上升时对应的转换(zhunhun)电平U+，称为正向阈值电压；输入信号下降时对应的转换电平U，称为负向阈值电压；差值UU+U-，称为回差电压。,正向(zhn xin)阈值电压U+,负向阈值电压U,第十八页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Co
11、mmunications,19,UO1,UI,UI,UO,二、用门电路构成(guchng)施密特触发器,1、构成(guchng),UI,UO1,UO,说 明,UI=0,0,0,1,0,同相施密特触发器,UI上升(shngshng)过程中,U+,VTH,1,0,U+,VTH,1,0,G1、G2门将要翻转,=U+,=VTH,0,UO突变,UI下降过程中,U-,VTH,0,1,0,1,1,0,U-,VTH,=U-,=VTH,G1、G2门将要翻转,UO突变,1,UI,（用CMOS非门）,2、工作原理,U+,VTH,0,1,1,0,U-,VTH,第十九页，共五十八页。,2023/6/26,GUET Sc
12、hool of Information&Communications,20,3、举例(j l),设UI为缓慢变化(binhu)的三角波：,UI,t,VTH,U+,U,UO,t,UOL,UOH,G1门的阈值(y zh)电平,第二十页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,21,4、计算(j sun)回差电压 u,、求U+,在UI从0开始(kish)上升时，UO=UOL。,UOH,UOL,VTH,U+,从求UI,入手(rshu)求U+：,UI,=VTH=UR2=,电路中电流流向和电位情况见图。,第二十一页，共五十八页。
13、,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,22,、求U,UOL,在UI从最大值开始(kish)下降时，UO=UOH。,UOH,VTH,U,从求UI,入手(rshu)求U：,UI,=UTH=UOH UR2=,又：,故：,电路中电流流向和电位(din wi)情况见图。,第二十二页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,23,5、电压(diny)传输特性,UI=0时，UO=UOL,是同相施密特特性(txng),UI,UO,VDD,VTH,、求回差电压(din
14、y)U,当VDD一定时，调R1、R2，可调UT，即可调U+U，可调UO脉宽。,6、逻辑符号,U,U+,第二十三页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,24,三、施密特触发器的应用(yngyng),1.波形(b xn)变换,施密特触发器可以将边沿变化缓慢的周期性信号(xnho)变换成边沿陡峭的矩形脉冲信号。,例：,已知UI为半波，UI m=9V，,电路的U+=6V，U-=3V,UOH=VDD，试画UO波形。,9,6,3,U+,U-,VDD,VDD,第二十四页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School
15、 of Information&Communications,25,2.波形(b xn)整形,施密特触发器可以将不规则的波形整形为矩形(jxng)波。若适当增大回差电压，可提高电路的抗干扰能力。回差电压是由5脚接入的控制电压UCO来控制的。,U+,U-,U+,U-,第二十五页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,26,从一系列幅度不同的脉冲信号中选出幅度大于正向阈值电压U+的输入脉冲，即对幅度进行(jnxng)鉴别。,3.幅度(fd)鉴别,U+,U-,第二十六页，共五十八页。,2023/6/26,GUET Sch
16、ool of Information&Communications,27,一、555定时器构成(guchng)的单稳态触发器,5脚经过0.01F电容接地，则，。,7.4 单稳态触发器,第二十七页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,28,R,C,UI,+,-,2、工作(gngzu)原理,要求触发(chf)信号为负的窄脉冲,C,UC,U6,（UC）,U2,（UI）,UO,（Q）,TD,说 明,充电(chng din),0,导通,稳态：UO=0,放电,保 持,接通VCC 不触发UI=1,0,1,截止,暂态：UO=1,充电,0,导通,返回：UO=0,放电,保 持,UI=1,无电荷,触发,演示,第二十八页，共五十八页。,2023/6/26,GUET School of Information&Communications,29,总之(zngzh)：不触发，UO=0；,UO=1维持(wich)一段时间又返回UO=0,充电(chng din)回路：VCC+RC VCC-（充电慢）,放电回路：C+TD C-（放电快）,
