《数字电子技术--刘汉华》第10章 脉冲波形的产生和整形.ppt
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1、第十章 脉冲波形 的产生和整形,本章内容,10.1 概述 10.2 施密特触发电路 10.3 单稳态触发电路 10.4 多谐振荡器 10.5 555定时器及其应用,10.1 概述,时钟信号是时序逻辑电路必不可少的信号, 它(时钟脉冲)的特性直接关系到系统能否正常地工作,一、 产生矩形脉冲的途径,1. 多谐振荡器电路,二 、矩形脉冲特性的描述,图10.1.1,2. 整形电路对已有的周期性波形变换,脉冲周期T : 脉冲频率f :,脉冲幅度Vm:,一些参数:,上升时间tr :,脉冲宽度tW:,下降时间tf :,图10.1.1,占空比q tw /T,10.2 施密特触发电路(Schmitt Trigg
2、er),2. 电平变换的两个方向上,转换电平不同, VT+、VT-,3. 用正反馈改善波形。,什么是施密特触发器(三个性能特点):,1. 有两个稳定的状态。,回差电压:,10.2.1 用门电路组成的施密特触发电路,电路参数相关:,图10.2.1,反相器G1和G2均为CMOS门 阈值电压为VTH VDD/2, VOH VDD, VOL0, R1 R2,1.工作原理,开始vI0时, vo1 VOH , vo VOL0,当vI 从0逐渐升高到使得vAVTH=VDD/2时,引起正反馈,使电路迅速跳变到voVOH VDD,此时的vI 称为VT,输入电压由小变大的过程,vI 继续增大,直至VDD, vo一
3、直保持VOH VDD,当vI 从0逐渐升高到使得vAVTH时,引起正反馈之初,VT+是多大?,输入电压由大变小的过程,开始vIVDD时, vo1 VOL , vo VOHVDD,当vI 从VDD 逐渐下降到使vAVTH=VDD/2时,引起正反馈,使电路迅速跳变到voVOL 0,此时的vI 称为VT-,vI 继续减小,直至为0, vo一直保持VOL 0,当vI 从VDD 逐渐下降到使vAVTH,刚引起正反馈之初,得传输特性曲线:,图10.2.2,VT,VT-,施密特触发电路逻辑符号,将VT和VT之间的差值定义为回差电压,用VT表示,即,例10.2.1 由CMOS反相器构成的施密特触发电路如图10
4、.2.2所示,设VTH3V,VDD6V,输入电压为峰峰值6V的三角波。试画出输出电压vo的波形,注明VT和VT的大小,并求回差电压VT。,图10.2.2,解:阈值电压为,回差电压为,VTVTVT 4.5-1.5=3V,其输出波形如图10.2.3所示,P460 自学,10.2.2 集成施密特触发器,一、用于波形变换,10.2.3 施密特触发器的应用,二、用于脉冲整形,三、用于鉴幅,四、构成多谢振荡器 (10.4节中讲述),10.3 单稳态触发器,1. 什么是单稳态触发器(3个特点):,暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数,单稳态触发器简称“单稳”,应用:脉冲整形、延时、定时等,自动返回,外部
5、触发,重点:为什么会自动返回?需多少时间?,10.3.1 用门电路组成的单稳态触发电路,一、微分型单稳态触发电路,1. 电路结构 由CMOS门电路G1、 G2和Rd、Cd微分电路构成的单稳态触发电路。,图10.3.1,a.无触发信号时,电路处于稳态,vo=0,图10.3.2,图10.3.1,2.工作原理(设VOH VDD, VOL 0,且CMOS门的转折电压为VTH VDD / 2),b.外加触发信号时,电路由稳态翻转到暂稳态。,以下正反馈使边沿陡峭,c.电容充电,电路由暂稳态自动返回至稳态,C充电电路,图10.3.2,图10.3.1,图10.3.2,此时电容C通过R和G2门的输入保护电路很快
6、放电,直到电容电压为0,电路恢复到稳态。,C放电电路,C放电,图10.3.1,图10.3.2,暂态:由外部信号触发,图10.3.1,暂态,稳态,稳态:由电容充电返回,输出的脉冲宽度为,注:微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发,但输出脉冲的下降沿较差。,图10.3.2,a.无触发信号时,电路处于稳态,工作原理:,图10.3.4,图10.3.3,二、 积分型单稳态触发电路,b.当有正脉冲输入后,电路进入暂稳态,voVOH, vo1=vAVOH,c.电容放电到vA=VTH,电路回到稳态,C放电回路,输出的脉冲宽度为,图10.3.3,图10.3.4,其中Ro为G1门输出为低电平时的输出电阻。,1. 从输
7、出波形质量看: 微分型单稳触发电路好; 2 从抗干扰能力看:积分型单稳触发电路好; 3. 对触发脉冲的要求:积分型单稳要求触发脉冲的宽度要大于输出脉冲宽度。,三、两种单稳态触发电路的比较:,图10.3.3,图10.3.1,微分型,积分型,10.3.2 集成单稳态触发电路(74121),1. TTL逻辑电路集成单稳态触发电路内部结构(了解),图10.3.5,微分型单稳态出发电路,2. 图形符号和功能表,3. 触发脉冲作用下的波形图,图10.3.8,4. 典型外部连线方式,5. 两类单稳态电路,一旦被触发,不再受新脉冲会影响电路,a. 不可重复触发型,b. 重复触发型,触发后,有新脉冲则再次触发,
8、例10.3.1 由集成单稳态触发电路74121组成的电路如图10.3.10所示,试定性画出输出端Q1和Q2的波形,并说明电路的功能。,跳过例子,解:第一片的A1A2v I, BQ 2,第二片的A1A2 Q 1 , B v I,当vI0时,第一片A1A21,其输出Q10;第二片的B0, A1A20,其输出Q20, Q21,当vI跳变为高电平时,如图10.3.11所示,则第一片的A1、A2出现下降沿,而B Q21,故在Q1端输出一个正脉冲。,图10.3.11,而第二片BvI1, A1A2Q1,则在Q1的下降沿, Q2输出正脉冲。而第一片的B Q2,则A1A20,在Q2上升沿的作用下,Q1输出一个正
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