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1、1第第6 6章章 脉冲信号的产生与脉冲信号的产生与变换变换2第第6章章 目录目录内容介绍6.1 单稳态触发器6.1.1 微分型单稳态触发器 6.1.2 集成单稳态触发器 6.1.3 单稳态触发器的应用 6.2 多谐振荡器 6.2.1 由555定时器组成的多谐振荡器 6.2.2 由两个集成单稳态触发器组成的多谐振荡器 6.2.3 石英晶体多谐振荡器 6.3 施密特触发器 6.3.1 用555定时器构成的施密特触发器 6.3.2 集成施密特触发器 6.3.3 施密特触发器的应用 小结习题3n脉冲技术的主要内容是研究脉冲波形的产生脉冲技术的主要内容是研究脉冲波形的产生和处理。本章将着重讨论脉冲波形的
2、产生、和处理。本章将着重讨论脉冲波形的产生、整形和变换等单元电路，这些单元电路可由整形和变换等单元电路，这些单元电路可由分立元件构成，也可由模拟集成电路和数字分立元件构成，也可由模拟集成电路和数字集成电路构成。这里主要介绍由数字集成电集成电路构成。这里主要介绍由数字集成电路构成的脉冲电路。路构成的脉冲电路。n脉冲信号是作用时间很短的突变电压或电流脉冲信号是作用时间很短的突变电压或电流信号的统称。信号的统称。n在学习各类脉冲电路时，应将电路工作过程在学习各类脉冲电路时，应将电路工作过程的分析和电路中相关点的电压波形结合起来，的分析和电路中相关点的电压波形结合起来，这样才能更透彻地理解电路的工作原
3、理。这样才能更透彻地理解电路的工作原理。n另外，在对单稳态触发器和多谐振荡器分析另外，在对单稳态触发器和多谐振荡器分析过程中，应弄清楚对定时电容充放电的过程，过程中，应弄清楚对定时电容充放电的过程，并注意定时电容充放电的初始值、终了值和并注意定时电容充放电的初始值、终了值和电路发生状态转换时电容器的值。电路发生状态转换时电容器的值。内容介绍内容介绍46.1 6.1 单稳态触发器单稳态触发器 n单稳态触发器有且仅有一个稳态，另外还单稳态触发器有且仅有一个稳态，另外还有一个暂稳态。暂稳态是指一种不能长久有一个暂稳态。暂稳态是指一种不能长久保持的状态。在外加触发信号作用下，单保持的状态。在外加触发信
4、号作用下，单稳态触发器能从稳态翻转到暂稳态，经过稳态触发器能从稳态翻转到暂稳态，经过一段时间又能自动回复到稳定状态。一段时间又能自动回复到稳定状态。n单稳态触发器可由与非门或或非门及单稳态触发器可由与非门或或非门及RC电电路组成。与非门路组成。与非门(或非门或非门)作为开关元件，作为开关元件，RC电路又称为电路又称为RC定时电路。单稳态触发器定时电路。单稳态触发器按定时元件的不同连接方法可分为微分型按定时元件的不同连接方法可分为微分型和积分型两类。和积分型两类。 本章要点：本章要点：n掌握集成施密特触发器的工作原理、回差特性及其应用掌握集成施密特触发器的工作原理、回差特性及其应用。n掌握单稳态
5、触发器和多谐振荡器的工作原理以及主要波形参数掌握单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理以及主要波形参数的估算。的估算。n掌握掌握555集成定时器的工作原理以及用集成定时器的工作原理以及用555定时器构成各种脉冲定时器构成各种脉冲电路的工作原理。电路的工作原理。56.1.1 6.1.1 微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器 n由由TTL与非门构成的微分型单稳态触发器与非门构成的微分型单稳态触发器的电路如图的电路如图6.1.1所示所示 61.1.工作原理工作原理71.1.工作原理工作原理82.2.主要参数主要参数 n(1)输输出脉冲出脉冲宽宽度度 n(2)恢复恢复时间时间 n(3)微分型微分型单稳态单
6、稳态触触发发器最高工作器最高工作频频率率 96.1.2 6.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器 n集成单稳态触发器可分为两类：一类是可集成单稳态触发器可分为两类：一类是可重触发的单稳态触发器，即可在输入触发重触发的单稳态触发器，即可在输入触发脉冲的重复作用下延长其暂稳态时间；另脉冲的重复作用下延长其暂稳态时间；另一类是不可重触发的单稳态触发器。图一类是不可重触发的单稳态触发器。图6.1.5所示为所示为T1121集成单稳态触发器逻辑图集成单稳态触发器逻辑图 :106.1.2 6.1.2 集成单稳态触发器集成单稳态触发器n集成单稳态触发器产品简介集成单稳态触发器产品简介n国产国产TTL集成单
7、稳态不可重触发的产品有集成单稳态不可重触发的产品有T1121，T1221，T422l，可重触发的产品有，可重触发的产品有T1122，T1123、T4122，T4123。CMOS产产品有品有CC4098、CCl452等。等。 116.1.3 6.1.3 单稳态触发器的应用单稳态触发器的应用n1.脉冲整形脉冲整形n无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只要能使单稳态电路翻转，就能在输出端只要能使单稳态电路翻转，就能在输出端得到一定宽度、一定幅度的规则矩形波。得到一定宽度、一定幅度的规则矩形波。这就是单稳态触发器的整形作用。这就是单稳态触发器的整形作用。n2.脉
8、冲定时脉冲定时n由于单稳态触发器能产生一定宽度的矩形由于单稳态触发器能产生一定宽度的矩形脉冲，利用此脉冲去控制其它电路，可使脉冲，利用此脉冲去控制其它电路，可使其在作用期间动作（或不动作），例如，其在作用期间动作（或不动作），例如，利用宽度为的正矩形脉冲作为与门的控制利用宽度为的正矩形脉冲作为与门的控制信号，只有在这个脉冲存在的时间内，与信号，只有在这个脉冲存在的时间内，与门才打开，其它输入端的信号才能通过。门才打开，其它输入端的信号才能通过。n3.脉冲延迟脉冲延迟n微分型单稳态电路输出的下降沿相对于单微分型单稳态电路输出的下降沿相对于单稳态电路输入触发脉冲的下降沿滞后了时稳态电路输入触发脉冲
9、的下降沿滞后了时间，称这个时间为延迟时间，如图间，称这个时间为延迟时间，如图6.1.2所所示。因此，可起到脉冲延迟的作用。示。因此，可起到脉冲延迟的作用。126.2 6.2 多谐振荡器多谐振荡器 n多多谐谐振振荡荡器是一种自激振器是一种自激振荡荡器，在接通器，在接通电电源以后，不需要外加触源以后，不需要外加触发发信号，便能自信号，便能自动动地地产产生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富生矩形脉冲。由于矩形波中含有丰富的高次的高次谐谐波分量，所以波分量，所以习惯习惯上又把矩形波上又把矩形波振振荡荡器叫做多器叫做多谐谐振振荡荡器。器。n通常在通常在频频率率稳稳定度和准确性要求不太高的定度和准确性要求不太
10、高的场场合，可采用合，可采用TTL或或CMOS门电门电路构成的路构成的多多谐谐振振荡荡器，当器，当对频对频率率稳稳定度要求比定度要求比较较高高时时，可在多，可在多谐谐振振荡荡器器电电路中接入石英晶体，路中接入石英晶体，组组成所成所谓谓石英晶体多石英晶体多谐谐振振荡荡器。器。n多多谐谐振振荡荡器一旦振器一旦振荡荡起来后，起来后，电电路没有路没有稳稳态态，只有两个，只有两个暂稳态暂稳态，它，它们们作交替作交替变变化，化，输输出出连续连续的矩形波脉冲信号，因此它又被的矩形波脉冲信号，因此它又被称作无称作无稳态电稳态电路。它常用来作路。它常用来作为为脉冲信号脉冲信号源。源。136.2.1 6.2.1
11、由由555555定时器组成的多谐振荡器定时器组成的多谐振荡器 n电路电路:如图如图6.2.1所示所示图6.2.1 由555定时器构成的多谐振荡器146.2.2 6.2.2 由两个集成单稳态触发器组成的多谐振荡器由两个集成单稳态触发器组成的多谐振荡器 n图图6.2.2所示为两所示为两个个74121构成的构成的多谐振荡器多谐振荡器 156.2.3 6.2.3 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 n前面介绍的多谐振荡器频率稳定性较差，前面介绍的多谐振荡器频率稳定性较差，当电源电压波动，温度变化、参数变化时，当电源电压波动，温度变化、参数变化时，频率变化较大，在计算机等要求频率稳定频率变化较大，在计
12、算机等要求频率稳定性高的设备中，用这样的振荡器做主振荡性高的设备中，用这样的振荡器做主振荡器是不合适的。下面介绍一种可以获得高器是不合适的。下面介绍一种可以获得高稳定性的脉冲信号振荡器稳定性的脉冲信号振荡器(石英晶体振荡器石英晶体振荡器)。166.2.3 6.2.3 石英晶体多谐振荡器石英晶体多谐振荡器 n图图6.2.3为一种典型的石英晶体振荡电路。为一种典型的石英晶体振荡电路。n石英晶体在串联谐振频率附近的阻抗频率石英晶体在串联谐振频率附近的阻抗频率特性如图特性如图6.2.4所示，它的选频特性非常好所示，它的选频特性非常好。176.3 6.3 施密特触发器施密特触发器 n施密特触发器可以把不
13、规则的输入波形变施密特触发器可以把不规则的输入波形变成良好的矩形波。其逻辑符号如图成良好的矩形波。其逻辑符号如图6.3.1(a)所示所示 186.3 6.3 施密特触发器施密特触发器n输入输出特性输入输出特性 196.3.1 6.3.1 用用555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器 n用用555定时器构成的施密特触发器原理图如定时器构成的施密特触发器原理图如图图6.3.2(a)所示，所示，(b)是它的输入输出波形。是它的输入输出波形。 206.3.1 6.3.1 用用555555定时器构成的施密特触发器定时器构成的施密特触发器n传输传输特性特性 216.3.2 6.3.2
14、集成施密特触发器集成施密特触发器n国产集成施密特触发器有双四输入与非门国产集成施密特触发器有双四输入与非门(带施密特触发器带施密特触发器)CT1013、CT4013、CT54/74F13，六反相器，六反相器(带施密特触发器带施密特触发器)CT1014，CT4014，CT54/74F14等。其典等。其典型电路如图型电路如图6.3.5所示。所示。 226.3.3 6.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用n施密特触发器的主要应用施密特触发器的主要应用是把缓慢变化的不规则信是把缓慢变化的不规则信号变成良好的矩形波。号变成良好的矩形波。 n1.波形变换和整形波形变换和整形n施密特反相器可以把模拟
15、施密特反相器可以把模拟信号波变成矩形波。图信号波变成矩形波。图6.3.6是把规则的三角波变是把规则的三角波变成矩形波的例子。成矩形波的例子。 236.3.3 6.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用n图图6.3.7是把不规则的波变成规则的矩形波。是把不规则的波变成规则的矩形波。 246.3.3 6.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用n2.幅度鉴别幅度鉴别256.3.3 6.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用n3.构成多谐振荡器构成多谐振荡器 n施密特触发器外接电阻、电容后可构成多施密特触发器外接电阻、电容后可构成多谐振荡器。这是一种无稳态电路，其输出谐振荡器。这是一
16、种无稳态电路，其输出波形为连续的矩形波。若对该输出波进行波形为连续的矩形波。若对该输出波进行谐波分析，可得到许多高次谐波，故称谐波分析，可得到许多高次谐波，故称“多谐多谐”。 266.3.3 6.3.3 施密特触发器的应用施密特触发器的应用n如用如用CT1132M(四四2输入与非门输入与非门(施密特触发施密特触发)中的一个与非门构成的多谐振荡器如图中的一个与非门构成的多谐振荡器如图6.3.9(a)所示，所示，(b)是它的波形图。是它的波形图。 27小结小结 n本章主要介本章主要介绍绍矩形脉冲波形的矩形脉冲波形的产产生和整形生和整形电电路。在脉冲整形路。在脉冲整形电电路中，介路中，介绍绍最常用的最常用的两两类类整形整形电电路：路：单稳态单稳态触触发发器和施密特触器和施密特触发发器。器。n在脉冲振在脉冲振荡电荡电路中，介路中，介绍绍多多谐谐振振荡电荡电路。路。上述上述电电路可以采用路可以采用门电门电路构成，也可以采路构成，也可以采用用555集成定集成定时时器构成。器构成。n重点重点讨论讨论555集成定集成定时时器的工作原理及其器的工作原理及其应应用。用。28
