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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n脉冲技脉冲技术的主要内容是研究脉冲波形的的主要内容是研究脉冲波形的产生生和和处理。本章将着重理。本章将着重讨论
2、脉冲波形的脉冲波形的产生、生、整形和整形和变换等等单元元电路，路，这些些单元元电路可由路可由分立元件构成，也可由模分立元件构成，也可由模拟集成集成电路和数字路和数字集成集成电路构成。路构成。这里主要介里主要介绍由数字集成由数字集成电路构成的脉冲路构成的脉冲电路。路。n脉冲信号是作用脉冲信号是作用时间很短的突很短的突变电压或或电流流信号的信号的统称。称。n在学在学习各各类脉冲脉冲电路路时，应将将电路工作路工作过程程的分析和的分析和电路中相关点的路中相关点的电压波形波形结合起来，合起来，这样才能更透才能更透彻地理解地理解电路的工作原理。路的工作原理。n另外，在另外，在对单稳态触触发器和多器和多谐振
3、振荡器分析器分析过程中，程中，应弄清楚弄清楚对定定时电容充放容充放电的的过程，程，并注意定并注意定时电容充放容充放电的初始的初始值、终了了值和和电路路发生状生状态转换时电容器的容器的值。内容内容介介绍6.1 单稳态单稳态触触发发器器 n单稳态触触发器有且器有且仅有一个有一个稳态，另外，另外还有一个有一个暂稳态。暂稳态是指一种不能是指一种不能长久久保持的状保持的状态。在外加触。在外加触发信号作用下，信号作用下，单稳态触触发器能从器能从稳态翻翻转到到暂稳态，经过一段一段时间又能自又能自动回复到回复到稳定状定状态。n单稳态触触发器可由与非器可由与非门或或非或或非门及及RC电路路组成。与非成。与非门(
4、或非或非门)作作为开关元件，开关元件，RC电路又称路又称为RC定定时电路。路。单稳态触触发器器按定按定时元件的不同元件的不同连接方法可分接方法可分为微分型微分型和和积分型两分型两类。 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。6.1.1 微分型微分型单稳
5、态单稳态触触发发器器 n由由TTL与非与非门构成的微分型构成的微分型单稳态触触发器器的的电路如路如图所示所示 1.工作原理工作原理1.工作原理工作原理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稳态触触发发器最高工作器最高工作频频率率 6.1.2 集成集成单稳态单稳态触触发发器器 n集成集成单稳态触触发器可分器可分为两两类：一：一类是可是可重触重触发的的单稳态触触发器，即可在器，即可在输入触入触发脉冲的重复作用下延脉冲的重复作用下延长其其暂稳态时间；另；另一一类是不可重触是不可重触发的的单稳态触触发器。器。图所所示示为T1121
6、集成集成单稳态触触发器器逻辑图 :6.1.2 集成集成单稳态单稳态触触发发器器n集成集成单稳态触触发器器产品品简介介n国国产TTL集成集成单稳态不可重触不可重触发的的产品有品有T1121，T1221，T422l，可重触，可重触发的的产品有品有T1122，T1123、T4122，T4123。CMOS产品有品有CC4098、CCl452等。等。 6.1.3 单稳态单稳态触触发发器的器的应应用用n1.脉冲整形脉冲整形n无无论输入到入到单稳态触触发器的脉冲波形如何，器的脉冲波形如何，只要能使只要能使单稳态电路翻路翻转，就能在，就能在输出端出端得到一定得到一定宽度、一定幅度的度、一定幅度的规则矩形波。矩
7、形波。这就是就是单稳态触触发器的整形作用。器的整形作用。n2.脉冲定脉冲定时n由于由于单稳态触触发器能器能产生一定生一定宽度的矩形度的矩形脉冲，利用此脉冲去控制其它脉冲，利用此脉冲去控制其它电路，可使路，可使其在作用期其在作用期间动作（或不作（或不动作），例如，作），例如，利用利用宽度度为的正矩形脉冲作的正矩形脉冲作为与与门的控制的控制信号，只有在信号，只有在这个脉冲存在的个脉冲存在的时间内，与内，与门才打开，其它才打开，其它输入端的信号才能通入端的信号才能通过。n3.脉冲延脉冲延迟n微分型微分型单稳态电路路输出的下降沿相出的下降沿相对于于单稳态电路路输入触入触发脉冲的下降沿滞后了脉冲的下降沿
8、滞后了时间，称，称这个个时间为延延迟时间，如，如图所示。所示。因此，可起到脉冲延因此，可起到脉冲延迟的作用。的作用。6.2 多多谐谐振振荡荡器器 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高的场场合，可采用合，可采用TTL或或CMOS门电
9、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。6.2.1 由由555定定时时器器组组成的多成的多谐谐振振荡荡器器 n电路路:
10、如如图所示所示图6.2.1 由555定时器构成的多谐振荡器6.2.2 由两个集成由两个集成单稳态单稳态触触发发器器组组成的多成的多谐谐振振荡荡器器 n图所示所示为两个两个74121构成的多构成的多谐振振荡器器 6.2.3 石英晶体多石英晶体多谐谐振振荡荡器器 n前面介前面介绍的多的多谐振振荡器器频率率稳定性定性较差，差，当当电源源电压波波动，温度，温度变化、参数化、参数变化化时，频率率变化化较大，在大，在计算机等要求算机等要求频率率稳定定性高的性高的设备中，用中，用这样的振的振荡器做主振器做主振荡器是不合适的。下面介器是不合适的。下面介绍一种可以一种可以获得高得高稳定性的脉冲信号振定性的脉冲信
11、号振荡器器(石英晶体振石英晶体振荡器器)。6.2.3 石英晶体多石英晶体多谐谐振振荡荡器器 n图为一种典型的石英晶体振一种典型的石英晶体振荡电路。路。n石英晶体在串石英晶体在串联谐振振频率附近的阻抗率附近的阻抗频率率特性如特性如图所示，它的所示，它的选频特性非常好。特性非常好。6.3 施密特触施密特触发发器器 n施密特触施密特触发器可以把不器可以把不规则的的输入波形入波形变成良好的矩形波。其成良好的矩形波。其逻辑符号如符号如图6.3.1(a)所示所示 6.3 施密特触施密特触发发器器n输入入输出特性出特性 6.3.1 用用555定定时时器构成的施密特器构成的施密特触触发发器器 n用用555定定
12、时器构成的施密特触器构成的施密特触发器原理器原理图如如图6.3.2(a)所示，所示，(b)是它的是它的输入入输出波形。出波形。 6.3.1 用用555定定时时器构成的施密特器构成的施密特触触发发器器n传输传输特性特性 6.3.2 集成施密特触集成施密特触发发器器n国国产集成施密特触集成施密特触发器有双四器有双四输入与非入与非门(带施密特触施密特触发器器)CT1013、CT4013、CT54/74F13，六反相器，六反相器(带施密特触施密特触发器器)CT1014，CT4014，CT54/74F14等。其典等。其典型型电路如路如图所示。所示。 6.3.3 施密特触施密特触发发器的器的应应用用n施密
13、特触施密特触发器的主要器的主要应用用是把是把缓慢慢变化的不化的不规则信信号号变成良好的矩形波。成良好的矩形波。 n1.波形波形变换和整形和整形n施密特反相器可以把模施密特反相器可以把模拟信号波信号波变成矩形波。成矩形波。图是是把把规则的三角波的三角波变成矩形成矩形波的例子。波的例子。 6.3.3 施密特触施密特触发发器的器的应应用用n图是把不是把不规则的波的波变成成规则的矩形波。的矩形波。 6.3.3 施密特触施密特触发发器的器的应应用用n2.幅度幅度鉴别6.3.3 施密特触施密特触发发器的器的应应用用n3.构成多构成多谐振振荡器器 n施密特触施密特触发器外接器外接电阻、阻、电容后可构成多容后
14、可构成多谐振振荡器。器。这是一种无是一种无稳态电路，其路，其输出出波形波形为连续的矩形波。若的矩形波。若对该输出波出波进行行谐波分析，可得到波分析，可得到许多高次多高次谐波，故称波，故称“多多谐”。 6.3.3 施密特触施密特触发发器的器的应应用用n如用如用CT1132M(四四2输入与非入与非门(施密特触施密特触发)中的一个与非中的一个与非门构成的多构成的多谐振振荡器如器如图6.3.9(a)所示，所示，(b)是它的波形是它的波形图。 小小结结 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。
