第6章脉冲波形的产生与整形a.ppt

* 第六章 脉冲波形的产生与整形 主要内容： 介绍用于脉冲信号产生、整形和定时的几种基本电路。 1.施密特触发器。 2.单稳态触发器。 3.多谐振荡器。 4.555定时器。 6.1 概述 1.脉冲幅度Vm 2.脉冲宽度tW 0.5Vm～0.5Vm 3.上升时间tr 0.1Vm～0.9Vm 4.下降时间tf 0.9Vm～0.1Vm 5.周期T 周期性脉冲信号，两脉冲间的时间间隔 6.频率f 周期的倒数或每秒钟重复的次数。 7.占空比q 脉冲宽度与周期之比 描述矩形脉冲的几个参数 理想波形： 实际波形： 0.9Vm Vm tr 0.5Vm 0.1Vm tf tW T 6.2 施密特触发器 功能特点： 1.输入信号从低电平上升时的转换电平和从高电平下降时 的转换电平不同。 2.在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出 电压波形的边沿变得很陡。 如图示： 1 vI vO 若vI为低电平，则vO为高电平；若vI为高电平，则vO为低电平。 vI从低电平上升到VT+时，vO由高变低； vI从高电平下降到VT-时，vO由低变高. VT+ VT- vI vO VT+ VT- 6.2.1 用门电路组成的施密特触发器 一、电路结构及工作原理 R1 1 1 vO vO vI R2 G1 G2 vO1 vI G1、G2为CMOS非门， 阈值电压为VTH=1/2VDD； R1R2 工作原理 (1)当vI=0V时，vI为低电平，vO=0V 当vI增加到vI =VTH时，引发正反馈，使vO迅速上升到vO=VOH=VDD vI vO1 vO vI增加，使vI增加， 发生转换时的vI即VT+可由下式求得 (2)当vI=VDD时，vI为高电平，vO=VDD 当vI下降到vI =VTH时,引发正反馈，使vO迅速下降到vO=VOL=0V vI vO1 vO vI下降，使vI下降， 1 1 vO vO vI R2 G1 G2 vO1 vI 发生转换时的vI即VT-可由下式求得 带入VDD=2VTH 回差电压： 特点： △VT可调 符号： 1 vI vO 电压传输特性曲线： vI vO VTH VDD 同向输出的施密特触发特性 1 vI vO vI vO VTH VDD 以vO做输出得到反向输出的施密特触发特性 1 1 vO vO vI R2 G1 G2 vO1 vI vI vO VTH VDD 例：已知VT+=7.5V, △VT=5V,求R1、R2和VDD的值 解：代入公式 解得： 注意：R1、R2的取值不能太小，保证 G2输出高电平时的负载电流小于允许值 1 1 vO vO vI R2 G1 G2 vO1 vI VOH IOH VTH 故： CC4096的IOH(max)=1.3mA 6.2.2 集成施密特触发器 集成施密特触发器7413 Y A C B D A C B D 1 Y 等效电路 带与非功能的施密特触发器 不可调 集成施密特触发器CC40106 1 vI vO 调节VDD可调 6.2.3施密特触发器的应用 将正弦波、三角波等转换成矩形波 t vO VT- VT+ vI t 1 vI vO 一、用于波形变换 t vO VT- VT+ t vO VT- VT+ 1 vI vO 二、用于脉冲整形 t vO VT- VT+ vI t vI t vI t 将不理想的矩形波转换成理想矩形波 如上升沿、下降沿不理想， 寄生振荡，干扰脉冲造成的不理想脉冲 三、用于脉冲鉴幅 将一些不同幅度的脉冲信号加到施密特触发器的输入端时，只有 那些大于VT+的脉冲才会产生输出信号。 vI t vO t VT+ VT- 1 vI vO 6.3 单稳态触发器 单稳态触发器的特点： 1.电路有稳态和暂稳态两个状态。 2.在触发信号作用下，电路由稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持 一段时间后，再自动返回稳态。 3.暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲宽 度无关。 vI vO 暂稳态 稳态 tW 6.3.1 用门电路组成的单稳态触发器 一、微分型单稳态触发器 工作原理分析（暂不考虑Rd、Cd ） （1）稳态 vI=0， C开路，vI2=VDD，vO=0； vO1= VDD ，C上无电荷。 ≥1 1 vO vI R G1 G2 vO1 vI2 C VDD CMOS门 单稳态电路工作原理的分析方法： 分别分析稳态、暂稳态、恢复过程，定性地画出电路中各点电压的波形。 vI vO 暂稳态 稳态 tW 稳态 VDD VDD 0 0 （1）稳态 vI=0， C开路，vI2=VDD，vO=0； vO1= VDD ，C上无电荷。 （2）暂稳态 C充电， vI2按指数规律上升，当vI2=VTH 时