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1、第十章 脉冲波形的产生和整形,一、获取矩形脉冲的方法有：,1、脉冲波形发生电路,2、脉冲波形整形电路,二、描述矩形脉冲特性的主要参数,10.1 概述,10.2.1 用门电路组成的施密特触发器,10.2 施密特触发器（常用的一类脉冲整形电路）,回差电压：,施密特触发器的主要特点： *输入信号在上升和下降过程中，电路状态转换的输入电平不同 *电路状态转换时有正反馈过程，使输出波形边沿变陡,10.2.3 施密特触发器的应用,一、用于波形变换,二、用于鉴幅,三、用于脉冲整形,10.3 单稳态触发器,特点：,10.3.1 用门电路组成的单稳态触发器,一、积分型 G1和G2为TTL门,1、原理分析,有一个
2、稳态和一个暂稳态 在外界触发信号作用下，能从稳态暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态 暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数,2、性能参数计算 输出脉宽：,二、微分型 G1和G2为CMOS门,1、原理分析,2、性能参数计算 输出脉宽：,10.3.2 集成单稳态触发器 电路结构与工作原理 (74 121),微分型单稳,控制附加电路,P474:可重复触发？ 不可重复触发？,功能表：P472,10.4 多谐振荡器（自激振荡，不需要外加触发信号）,10.4.1 对称式多谐振荡器,一、工作原理（TTL）,(1)静态（未振荡） 时应是不稳定的,二、电压波形,三、振荡频率计算,10.4.2 非对称式多谐振荡器
3、 一、工作原理（CMOS）,二、电压波形,10.4.3 环形振荡器 一、最简单的环形振荡器,二、实用的环形振荡器,（TTL）,10.4.4 用施密特触发器构成的多谐振荡器,10.4.5 石英晶体多谐振荡器,公元年 美国 卡第提出用石英压电效应调制电磁振荡的频率。 巴黎广播电台首先用严济慈制作的石英振荡片实现了无线电播音中的稳频，随后各国相继采用，使无线广播振荡电磁回路稳频成为压电晶体的最重要应用之一。,10.5 555定时器及其应用,10.5.1 555定时器 （数/模混合IC）,一、电路结构,由电压比较器C1,C2组成,触发器,输出缓冲器G3,G4,OC输出的三级管,555定时器,低电平 触
4、发端,高电平 触发端,电压 控制端,复位端 低电平有效,放电端,电源,10.5.2 由555定时器构成的施密特触发器,TR,TH,一.电路,（2）主要静态参数 （a）上限阈值电压VT+vI上升过程中，输出电压vO由高电平VOH跳变到低电平VOL时，所对应的输入电压值。图中：VT+=2/3VCC。 （b）下限阈值电压VT vI下降过程中，vO由低电平VOL跳变到高电平VOH时，所对应的输入电压值。图中：VT=1 /3VCC。 （c）回差电压VT 图中：VT= VT+VT=1 /3VCC,2. 电压滞回特性和主要参数 （1）电压滞回特性,单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；在触发脉冲作用下，由稳态
5、翻转到暂稳态；暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。,（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态 当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。 （2）vI下降沿触发 当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。,10.5.3 由555定时器构成的单稳态触发器,1. 电路组成及工作原理,（4）自动返回（暂稳态结束）时间 当vC上升至2/3VCC时，触发脉冲已消失,vO由1跳变0，三极管T由截止转为饱和导通，电容C经T迅速放电，电压vC迅速降至0V，电路由暂稳态重新转入稳态。,(3）暂稳态的维持时间 在暂稳态期间，三极管T截止，VCC经R向C充电。时间常数1=RC， v
6、C由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。,（5）恢复过程 当暂稳态结束后，电容C通过饱和导通的放电三极管 T放电，时间常 数 2=RCESC，经过（35）2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。,主要参数估算,(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）,上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便地调节tW。 （2）恢复时间tre tre=（35）2 （3）最高工作频率fmax vI周期的最小值： Tmin= tWtre 因此，单稳态触发器的最高工作频率应为:,单稳态触发器的应用,1. 延时
7、与定时 （1）延时,图中，v/O的下降沿比vI的下 降沿滞后了时间tW。,当v/O=1时，与门打开， vO= vF。当v/O=0时， 与门关闭，vO为低电平。 显然与门打开的时间是 恒定不变的，就是单稳 输出脉冲v/O的宽度tW。,（2）定时,2. 整形,单稳态触发器能够把不规则的输入信号vI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲vO。vO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于暂稳态时间。,3. 触摸定时控制开关,555定时器构成单稳态触发器。只要用手触摸一下金属片P，由于人体感应电压相当于在触发 输入端（管脚2）加入一个负 脉冲，555输出端输出高电平， 灯泡（RL）发光，
8、当暂稳态 时间（tW）结束时，555输出 端恢复低电平，灯泡熄灭。 该触摸开关可用于夜间定时 照明，定时时间可由RC参数 调节。,4. 触摸、声控双功能延时灯,555和T1、R3、R2、C4组成单稳定时电路，定时（即灯亮）时间约为1分钟。当击掌声传至压电陶瓷片时，HTD将声音信号转换成电信号，经T2、T1放大，触发555，使555输出高电平，触发导通晶闸管SCR，电灯亮； 同样，若触摸金属片A时，人体感应电信号经R4、R5加至T1基极，也能使T1导通，触发555，达到上述效果。,举例：图为一心律失常报警电路，图中vI是经过放大后的心电信号，其幅值vIm=4V。 （1）对应vI分别画出图中vo1
9、、vo2、vo三点的电压波形； （2）说明电路的组成及工作原理。,10.5.4 由555定时器构成的多谐振荡器,接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生了连续的矩形脉冲。,振荡频率的估算,（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）,（2） 电容放电时间T2,（3）电路振荡周期T T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C （4）电路振荡频率f,（5）输出波形占空比q,占空比可调的多谐振荡器电路,利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。,可计算得： T1=0.7R1C T2=0.7R2C 占空比：,多谐振荡器应用实例 1. 简易温控报警器,2. 双音门铃。,模拟声响电路,将振荡器的输出电压uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器停止振荡。,
