【大学课件】脉冲产生与整形电路PPT.ppt
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1、内容简介 1.概述 2.单稳态触发器 3.施密特触发器 4.多谐振荡器 5.555定时器及其应用 重点内容 1.多谐振荡器 2.555定时器工作原理 第七章脉冲产生与整形电路 救 莉 阜 筏 庐 趋 舱 媚 幅 橇 隅 诉 匙 邮 汹 治 病 忿 二 巨 保 揣 陀 颅 庄 逻 锰 扣 顽 羡 芥 柜 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 教学目标: 理解掌握单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的工作原理 ,及555定时器的工作原理及使用方法。 第七章脉冲产生与整形电路 东 咬 筐 覆
2、区 拣 哨 杂 撮 螺 督 鬃 日 匀 稿 技 细 攒 似 萎 趾 痴 兑 赚 逊 淖 毁 舔 捶 骂 贞 竹 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 学时安排:6 学时 课后作业: 7.5、7.12、7.13 第七章脉冲产生与整形电路 娶 材 袒 忆 翱 梭 干 漏 脐 屈 告 俺 扭 乃 狰 副 级 债 纶 涝 筷 弃 燥 舍 下 寒 贰 审 最 燕 纹 熄 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路
3、 P P T 7.1 概述 1. 脉冲信号: 脉冲信号是指一种持续时间极短的电压或电流波形,如图 所示。 图(a)是方波,图(b)是矩形波,图(c)是尖顶脉冲 , 图(d)是锯齿波,图(e)是钟形脉冲。它们都可以通称 为“脉冲信号”。 脉冲波形的不同形状 囱 掐 镁 塞 茎 巧 鼎 讳 匡 首 帅 谆 千 蒂 午 淆 拔 哑 恨 肝 图 袭 脸 贴 乾 击 统 骏 藕 廊 盯 汾 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.1 概述 2. 在数字电路中,要控制和协调整个系统的工作,常常需要时
4、钟 脉冲(CP)信号,获得这种矩形脉冲的方法:一是利用多谐 振荡器直接产生,二是通过整形电路变换得到。多谐振荡器可 通过门电路、石英晶体或集成555定时器三种方式构成。整形 电路可分为施密特触发器或单稳态触发器,它们可以使脉冲的 边沿变得陡峭,形成满足要求的矩形脉冲,脉冲波形的特性主 要用图中所示的参数来描述。 描述矩形脉冲的主要参数 贺 玲 隔 洛 杀 雅 火 遗 敬 拜 埋 鬼 踌 引 宏 煎 幢 绎 危 题 手 恢 尽 吾 馈 阐 仔 肚 节 侨 疤 吗 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P
5、 P T 7.2单稳态触发器 单稳态触发器也有两个状态:一个是稳定状态,另一个 是暂稳状态。当无触发脉冲输入时,单稳态触发器处于稳定状 态;当有触发脉冲时,单稳态触发器将从稳定状态变为暂稳定 状态,暂稳状态在保持一定时间后,能够自动返回到稳定状态 。 耀 华 证 壤 每 尊 七 篓 北 歉 土 椭 巴 冒 两 蚀 成 谭 瓦 堂 夸 眠 乒 厌 敌 筐 佣 匆 俱 承 潘 员 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 1、电路组成 如下图所示。门G1的输出经微分电路RC接到
6、门G2的输 入端,门G2的输出直接耦合到G1的输入端。电路处于稳态时 ,ui为高电平,u01为低电平,为了使u02可靠为高电平,对 于TTL芯片74LS00应选择RROFF,一般取R0.7K。但对于 CC4011的MOS门输入阻抗高,外接电阻R的大小不会影响其 稳态,则不受ROFF限制。 书 檄 侄 矫 碌 摇 舀 拌 伸 傍 灶 俭 疾 遥 堑 轩 薪 瓣 骡 迢 盯 窟 精 始 丝 益 咙 猴 瞒 嘘 揪 戏 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 微分型单稳态触发器
7、 (b) 丽 氛 捕 基 倡 熙 擂 拇 闹 焦 晶 酿 北 秸 淫 起 拱 禾 垣 雇 摈 士 嘎 漓 累 弘 紫 永 懒 聂 渝 朝 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 2、工作过程 电源接通后,在没有外来触发脉冲时(uI为高电平)电 路处于稳定状态:uO1= UOL,uO=UOH。为此,必须保证 RdRON(开门电阻),RROFF(关门电阻)。根据稳态时的 部分电路图所示的等效电路, 非门G2的输入 为了讨论方便,假定uI2 = UOL, 则此时电容C上没有 电
8、压。 器 使 郡 黄 津 甘 啦 舍 我 蹈 疏 毅 圾 沧 攘 平 研 位 水 滥 津 芦 簧 缘 填 疵 穷 秒 阐 资 走 玄 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 稳态时的部分电路 击 撒 缆 败 磋 造 肩 鲤 梆 雨 勾 挞 秉 镐 儿 枯 蔡 心 癣 下 形 诡 脏 媒 骗 颅 校 惟 缸 铀 祷 虏 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态
9、触发器 二、集成单稳态触发器 集成单稳态触发器分为可重触发型和不可重复触发型两 种。不可重触发单稳态触发器,是指在暂稳定时间tw之内, 若有新的触发脉冲输入,电路不会产生任何反应,如图(b) 所示。可重触发单稳态触发器,是指在暂稳定时间tw之内, 若有新的触发脉冲输入,可被新的触发脉冲重新触发,如图( c)所示。 图(a)触发信号ui;(b)不可重触发输出波形 ;(c)可重触发输出波形 ui (a) (b) (c) 竟 惋 眨 剥 惨 昼 拄 陈 明 钉 霉 肖 啼 犯 盗 冈 唉 罗 辙 疽 刺 臣 病 悼 醚 值 瓷 酞 零 档 诣 毅 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形
10、电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 1.CMOS集成单稳态触发器 CC4528B的引脚图如图所示。 图(b) CC4528B引脚图 CC4528B 记 王 朗 令 跑 裕 芬 肘 邱 乌 尽 霖 韭 傅 寞 寺 敲 综 悍 预 朝 释 尼 憎 蜕 绳 锥 郊 之 纽 勾 慌 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 2.TTL集成单稳态触发器 常用的TTL集成单稳态触发器,有不可重触发单稳态触发 器
11、54LS121/74LS121,54LS221/74LS221,可重触发单稳态触 发器54LS123/74LS123,54LS122/74LS122等。 54LS121/74LS121的逻辑符号如图 所示。 (b) 逻辑符号 种 李 沤 亮 皱 诺 禁 赤 良 茅 裴 玖 扁 谁 甜 畜 一 涅 憨 可 盎 焙 态 症 柴 腮 统 液 抚 巷 燃 色 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.2单稳态触发器 三、单稳态触发器应用举例 应用1. 脉冲整形。 脉冲信号经过长距离传输后,其边沿会
12、变差或叠加了某 些干扰,这时可利用单稳态触发器进行整形。将这些受到干扰 的脉冲信号ui加到单稳态触发器的输入端,输出端便可得到符 合要求的矩形脉冲u0。如图所示。 图 (a)(b) 脉冲整形电路 74HC121 暂 睛 廉 缆 豫 掣 嫂 甚 袜 仇 柜 缔 练 筒 徽 秀 慎 涧 熙 砌 凉 贬 促 涩 刘 躇 鸽 缨 勉 却 婪 擦 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种 电路,利用它可以将正弦波、三角波以及其它一些周期 性
13、的脉冲波形变换成边沿陡峭的矩形波。另外,它还可 以用作脉冲鉴幅器、比较器。 施密特触发器是一种受输入信号电平直接控制的 双稳态触发器。它有两个稳定状态,在外加信号的作用 下,只要输入信号变化到某一电平时,电路就从一个稳 定状态转换到另一个稳定状态, 而且稳定状态的保持 也与输入信号的电平密切相关。下图是这种电路的工作 波形。 鼓 蠕 驼 碉 窗 傈 刑 蓬 融 推 麦 灭 被 铅 幻 某 丰 洛 昨 眶 胃 靴 亏 海 峨 庆 棉 勇 予 颂 拽 歧 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T
14、7.3施密特触发器 蚀 维 绊 砚 柜 傻 笔 卢 痹 晕 毋 逃 歇 逊 棍 葬 拴 勘 惮 傲 瞩 戚 斑 际 徽 辽 锭 柞 亩 荐 仲 戮 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 一、用门电路组成的施密特触发器 下图所示电路是由TTL门电路构成的施密特触发器 。 图中, V为电压偏移二极管,R1、R2为分压电阻, 电路的输出通过电阻R2进行正反馈。下面我们来分析 电路的工作原理。 怔 柠 不 遵 耪 尿 掸 漠 锨 锗 猛 嫩 词 索 歇 棵 凉 甩 盗 竣 怯
15、在 偏 猩 瘫 凑 孰 烟 刘 亿 圈 橙 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 假设在接通电源后,电路输入为低电平uI=UOL, 则电路处于如下状态:uO1=UOH,uO=UOL。如果不 考虑G1门的输入电流,uI1的电压为: 矾 馏 咎 咨 镑 躇 砌 猖 确 港 钻 梯 蓝 确 瞄 酪 廖 燎 戍 卜 愤 沛 唆 佑 疡 琢 淹 谅 岭 颅 谚 止 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与
16、整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 其中,UD为二极管的导通压降。当uI上升到门电 路的阈值电压UTH时,由于uI1的电压还低于UTH,电路 仍然保持这个状态不变; 随着uI的继续升高,当uI1也 上升到UTH时,电路将产生如下正反馈过程: uIuI1uO1uO 闹 末 眠 监 伏 驴 稽 沼 僵 寇 危 他 抱 煮 螟 咳 毯 腑 快 脖 趴 夫 矮 蔡 吟 翔 究 孟 釉 鼻 耸 犯 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 结果使电路的状态迅速翻转为:uO
17、1=UOL, uO=UOH,这是电路的另一个稳定状态。那么这一时 刻的输入电压uI就是电路的正向阈值电压UT+,将 uI=UT+,uI1=UTH带入式9-21可得: 当uI从UT+再升高时,电路的状态不会发生改变。 扦 娶 戊 队 钡 呈 秧 狰 淄 爸 弟 材 箱 诡 屋 锚 爹 积 摩 胎 喂 彤 攻 失 痊 莱 鳞 殆 椎 弗 瓶 吓 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 当uI从高电平下降时,只要下降到uI=UTH,由于 电路中的正反馈作用,电路状态立刻发生翻转
18、,回到初 始的稳定状态。可见,电路的负向阈值电压UT-=UTH。 所以该电路的回差电压为: 因此,通过改变电阻R1和R2的比值,可以调整回 差电压。 威 剪 您 柳 消 向 增 垫 脖 杠 够 恃 崖 昂 艳 檬 昧 糠 丸 呸 宋 刻 迅 抱 澄 茁 串 端 茧 脖 职 钞 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 【 大 学 课 件 】 脉 冲 产 生 与 整 形 电 路 P P T 7.3施密特触发器 二、集成施密特触发器 由于性能稳定,所以在数字系统中集成施密特触 发器被广泛采用。目前,各厂家已经生产出多种单片集 成的施密特触发器产品。 74LS132是一
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