《数字电子技术 教学课件 ppt 作者 曾晓宏 第7章 脉冲信号的产生和变换》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术 教学课件 ppt 作者 曾晓宏 第7章 脉冲信号的产生和变换（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、应知要求,第7章 脉冲信号的产生和变换,应会要求,1.掌握施密特电路的构成原理、回差特性及其应用。 2.掌握单稳电路和多谐振荡器的工作原理以及主要波形参数的估算。 3.掌握555集成定时器的构成原理以及用555定时器构成脉冲电路的工 作原理。,1.能够对脉冲信号进行测试和分析。 2.熟悉矩形脉冲的产生电路和整形电路。 3.会用555集成定时器构成施密特电路、单稳电路和多谐振荡器。,7.1 单稳电路,7.2 施密特电路,7.3 多谐振荡器,7.4 555定时器及其应用,第7章 脉冲信号的产生和变换,常用脉冲波形的产生与变换电路： 1. RC电路：对矩形波进行微分、积分变换，或作脉冲分压器； 2.
2、 施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲； 3. 单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲； 4. 多谐振荡器：产生矩形脉冲； 5. 555定时器。,单稳态触发器工作特点： 第一，它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态； 第二，在外加脉冲作用下，触发器能从稳态翻转到暂稳态； 第三，在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与外加触发信号无关。,7.1 单稳电路,7.1.1 微分型单稳电路的原理,1. 电路组成,7.1 单稳电路,2. 工作原理,7.1.1 微分型单稳电路的原理,7.1
3、单稳电路,3、脉冲宽度tw,tw0.7RC,暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。 由于电路的RC电路接成微分电路形式，故该电路又称为微分型单稳态触发器。,7.1.2 单稳电路的应用,1. 脉冲的定时,7.1 单稳电路,单稳态触发器能够产生一定宽度tw的矩形脉冲，利用这个脉冲去控制某一电路，则可使它在tw时间内动作(或者不动作)。,7.1.2 单稳电路的应用,2. 脉冲的整形,7.1 单稳电路,由于信号传输过程中，不可避免会受到各种干扰信号的侵扰，使得脉冲波形畸变，经单稳电路处理后，又可以得幅度和宽度都相同的脉冲信号。,3. 脉冲的延时,不可重复触发型与可重复触发：,图（a）为不可重复型触发
4、单稳态触发器 该电路在触发进入暂稳态期间如再次受到触发，对原暂稳态时间没有影响，输出脉冲宽度tw仍从第一次触发开始计算。,图（b）为可重复触发型单稳态触发器 该电路在触发进入暂稳态期间如再次被触发，则输出脉冲宽度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽tw。,因此，采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得到持续时间更长的输出脉冲宽度。,不可重复触发型与可重复触发：,TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用,74121是一种不可重复触发的单稳态触发器，它既可采用上升沿触发，又可采用下降沿触发，其内部还设有定时电阻Rint(约为2k)。,74121电路的功能表,外接定时元件引脚,内部电阻引脚,
5、功能：,（1）触发方式：,74121应用电路,（2）定时元件接法：,输出脉冲uO的宽度：tw 0.7RCext 外接电容Cext一般取值范围为10pF10F，在要求不高的情况下最大值可达1000F。,图(a)：外接电阻 R=Rext（1.440k）。,图(b)：用内部电阻 RRint (约为2k)。,7.2.1 施密特电路的基本形式,1. 施密特电路的基本形式,7.2 施密特电路,如图为带电平转移二极管的施密特电路。二极管的电平转移作用形成固定回差电压。 施密特电路有两个稳定状态高电平和低电平。 两个状态的转换和维持需要外加触发信号。,上限触发转换电平UT+,下限触发转换电平UT,回差电压UT
6、 = UT+UT（通常UT+UT）,7.2.1 施密特电路的基本形式,2. 回差现象,7.2 施密特电路,将变化缓慢的波形变换成矩形波（如将三角波或正弦波变换成同周期的矩形波）。,波形变换,7.2.2 施密特电路的应用,1. 波形变换,7.2 施密特电路,在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变，或者边沿产生振荡等。通过施密特触发器整形，可以获得比较理想的矩形脉冲波形。,脉冲整形,波形畸变,边沿振荡,7.2.2 施密特电路的应用,2. 波形整形,7.2 施密特电路,将一系列幅度各异的脉冲信号加到施密特电路的输入端，只有那些幅度大于UT+的脉冲才会在输出端产生输出信号。可见，施密特触发器具
7、有脉冲鉴幅能力。,信号鉴幅,7.2.2 施密特电路的应用,3. 信号鉴幅,7.2 施密特电路,1多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 2通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，无需外触发。 3输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。,7.3 多谐振荡器,对称多谐振荡器,7.3 多谐振荡器,1. 电路组成,多谐振荡器的工作波形,输出脉冲的周期等于两个暂稳态持续时间之和，而每个暂稳态持续时间的长短是由C1、C2充电速度决定的。 T1.4RC 改变R和C的数值可以达到改变周期的目的。,7.3 多谐振荡器,2. 振荡周期T的估算,电压比较器的功能：
8、 v+ v-，vO=1 v+ v-，vO=0,（1）三个5k电阻组成的分压器。,（2）两个电压比较器 C1和C2。,7.4 555时基电路及应用,7.4.1 555定时器的电路结构和功能,（3）基本RS触发器， （4）放电三极管T及缓冲器G。,电路符号,7.4 555时基电路及应用,7.4.1 555定时器的电路结构和功能,定时器555的功能表,7.4 555时基电路及应用,7.4.1 555定时器的电路结构和功能,施密特触发器具有回差电压特性，能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。,7.4 555时基电路及应用,7.4.2 555时基电路的应用,1. 接成施密特电路,（1）无触
9、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。,7.4 555时基电路及应用,7.4.2 555时基电路的应用,2. 接成单稳电路,（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。,2,O,v,3,CC,O,t,V,O,t,C,v,O,I,t,v,（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，vC由0V开始增大，在vC上升到2/3VCC之前，电路保持暂稳态不变。,（4）自动返回时间 当vC上升至2/3VCC时，vO变0，电路由暂稳态重新转入稳态。,（5）恢复过程 当暂稳态结束
10、后，C通过饱和导通的T放电，时间常数 2=RCESC，由于RCES很小，所以放电很快。C 放电完毕，恢复过程结束。,7.4 555时基电路及应用,7.4.2 555时基电路的应用,2. 接成单稳电路,(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）,（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 最高工作频率:,主要参数计算：,3.接成多谐振荡器,7.4 555时基电路及应用,7.4.2 555时基电路的应用,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,（5）输出波形占空比q,（4）电路振荡频率f,本章小结,1多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。 2施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号。 3555定时器是一种用途很广的集成电路，除了能组成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器以外，还可以接成各种灵活多变的应用电路。 4除了555定时器外，目前还有556（双定时器）和558（四定时器）等。,
