第十章脉冲波形的产生和整形ppt课件

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1、第十章第十章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形学习要点学习要点n脉冲波形的根本概念、整形和产生电路脉冲波形的根本概念、整形和产生电路n施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器的任务特点任务特点n分析电路的任务过程，等效电路，电路各点电分析电路的任务过程，等效电路，电路各点电压波形，计算电路参数压波形，计算电路参数n集成定时器集成定时器555555构成的施密特触发器、单稳态构成的施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器电路、参数计算和波形分触发器和多谐振荡器电路、参数计算和波形分析析第十章第十章 脉冲波形的产生和整形脉冲波形的产生和整形n概述概述n施密

2、特触发器施密特触发器n单稳态触发器单稳态触发器n多谐振荡器多谐振荡器n集成定时器集成定时器555555及其运用及其运用n小结小结一一.脉冲电路脉冲电路 概述概述n 脉冲信号 非正弦变化的电压非正弦变化的电压/电流信号电流信号(普通指普通指矩形脉冲信号矩形脉冲信号)产生和整形非正弦变化的电产生和整形非正弦变化的电压压/电流信号电流信号产生：利用脉冲振荡器多谐振荡器产生：利用脉冲振荡器多谐振荡器整形：对已有的周期信号进展整形和变换整形：对已有的周期信号进展整形和变换 施密特触发器、单稳态触发器施密特触发器、单稳态触发器n脉冲信号的获取脉冲信号的获取 常见脉冲波形常见脉冲波形下一页一一.脉冲电路脉冲

3、电路 概述续概述续1n矩形脉冲信号的主要参数：矩形脉冲信号的主要参数：脉冲周期脉冲周期 T T脉冲幅度脉冲幅度 Um Um脉冲宽度脉冲宽度 t w t w上升时间上升时间 t r t r下降时间下降时间 t f t f占空比占空比 q=t w/T q=t w/TnRCRC电路的过渡过程电路的过渡过程n过渡过程公式：过渡过程公式：)()()0()(ln)()0()()(/tuuuuteuuutut其中：其中：u(t)元件两端在某一时辰元件两端在某一时辰t的电压值的电压值 t 充充/放电至放电至u(t)所需的时间所需的时间 一一.脉冲电路脉冲电路 概述续概述续2n RC电路的过渡过程n RC电路特

4、点：1.电容C上的电压UC不可突变n 2.对简单电路，时间常数为RCn*一阶RC回路：)()()0()(ln)()0()()(/tuuuuteuuutuCCCCtCCCCccccudtduRCudtduCiuiRu解：解：求解一阶微分方程得：求解一阶微分方程得：其中：其中：uC(t)电容两端在某一时辰电容两端在某一时辰t的电压值的电压值 t 充充/放电至放电至u(t)的所需时间的所需时间 n 波形特点：K A K A 对对C C充电充电K B CK B C放电放电一一.脉冲电路脉冲电路 概述续概述续3n 波形特点：n 微分电路与积分电路：一一.脉冲电路脉冲电路 概述续概述续4n 微分电路与积分

5、电路：微分电路微分电路积分电路积分电路电电路路型型式式电电路路方方程程电电压压波波形形）当oiioicouudtduRCdtuduRCdtduRCRiu (）当oiioicouudtuRCdtRuuCidtCuu (111idtCudtduCiRCcc1 二.施密特触发器n施密特触发器的主要特点施密特触发器的主要特点:n (1)(1)电路形状转换时所需的输入电平不同。电路形状转换时所需的输入电平不同。有两个阈值电压有两个阈值电压n (2)(2)能改善输出波形能改善输出波形,使输出电压波形边使输出电压波形边沿变得很陡。沿变得很陡。n施密特触发器的逻辑符号施密特触发器的逻辑符号n门电路组成的施密特

6、触发器门电路组成的施密特触发器n其它的施密特触发器其它的施密特触发器n施密特触发器的运用施密特触发器的运用n例题例题施密特触发器施密特触发器 逻辑符号逻辑符号n逻辑符号逻辑符号n阈值电压和传输特性阈值电压和传输特性n *正向阈值电压正向阈值电压 VT+VT+：输入电压从低电平上升到：输入电压从低电平上升到高电平的阈值电压高电平的阈值电压 n 负向阈值电压负向阈值电压 VT-VT-：输入电压从高电平下降到：输入电压从高电平下降到低电平的阈值电压低电平的阈值电压 n 回差电压回差电压 U=VT+U=VT+VT-VT-n *传输特性传输特性n a)a)同相输出同相输出 (b)(b)反相输出反相输出门

7、电路组成的施密特触发器门电路组成的施密特触发器1 1n电路图电路图(P458(P458 图图10.2.110.2.1n n组成及电路特点：两级组成及电路特点：两级CMOSCMOS反相器反相器 n 分压电阻把输出端的电压反响到输分压电阻把输出端的电压反响到输入端入端n 输出输出V0V0为同相输出端，输出为同相输出端，输出V0V0为为反相输出端反相输出端n原理分析原理分析(设：设：V0H=VDD VTH=1/2VDD R1R2 V0H=VDD VTH=1/2VDD R1VT+Q=0VI VT+Q=0n 当当VT-VIVT+Q=0VT-VIVT+Q=0n 当当VIVT-Q=1 VIVT-Q=1 n

8、当当VT-VIVT+Q=1VT-VI V-:(V+V-输出为输出为1;V+V-1;V+V-输出为输出为0)0)n ;0;31;1;31:0;32;1;32:222111SCVTRSCVTRCRCVTHRCVTHCCCCCCCCC集成定时器集成定时器555_555_输出及放电管形状输出及放电管形状n集成定时器集成定时器555555nSRSR触发器触发器控制输出端及放电管控制输出端及放电管TDTDCCCCCCVVV323232导通不变截止0坚持1TD管输出(3脚)TR(2脚)TH(6脚)CCCCCCVVV313131集成定时器集成定时器555_555_管脚图及普通衔接管脚图及普通衔接n集成定时器集

9、成定时器555555管脚图及普通衔接管脚图及普通衔接n 任务电压任务电压8 8脚脚 清零端清零端4 4脚脚n 输出端输出端 3 3脚脚 接地端接地端1 1脚脚555_555_构成施密特触发器构成施密特触发器n555555构成施密特触发器构成施密特触发器n任务原理任务原理n*当当VI1/3VCC V0=1;VI1/3VCC V0=1;*当当1/3VCCVI2/3VCC V0 1/3VCCVI2/3VCC V0=0;VI2/3VCC V0=0;*当当1/3VCCVI2/3VCC V0 1/3VCCVI2/3VCC V0 坚持坚持(=0)(=0)n*当当VI1/3 VCC V0=1VI1/3 VCC

10、 V0=1n阈值电压阈值电压555555施密特触发器施密特触发器_ _阈值电压阈值电压n阈值电压阈值电压n图图(1)(1)图图(2)(2)n*当当VI1/3VCC V0=1;VI1/3VCC V0=1;*当当VI1/2VC0 V0=1;VI2/3VCC V0=0;VI2/3VCC V0=0;*当当VIVC0 V0=0;VIVC0 V0=0;n*当当VI1/3 VCC V0=1 VI1/3 VCC V0=1 *当当VI1/2VC0 V0=1VI1/2VC0 V0=1n 有有:VT+=2/3VCC :VT+=2/3VCC 有有:VT+=VC0:VT+=VC0n VT-=1/3VCC VT-=VT-

11、=1/3VCC VT-=1/2VC01/2VC0555_555_构成单稳态触发器构成单稳态触发器n555555构成单稳态触发器构成单稳态触发器n任务原理任务原理n 接通电源后接通电源后VI=1(S=0),UC(6VI=1(S=0),UC(6脚脚)=1(R=1)V0)=1(R=1)V0=0=0n (此时此时,T,T管导通管导通,C,C经经(7(7脚脚)T)T管放电后管放电后R=0 V0=0R=0 V0=0坚坚持不变持不变)n 当当VI (=0VI (=0触发脉冲到来触发脉冲到来)有有(S=1)V0=1(S=1)V0=1 进入暂进入暂稳态稳态n 此时此时,VCC,VCC 经经R R对对C C充电充

12、电,充电使充电使UC(6UC(6脚脚)电压上升电压上升,n 当当 UC=2/3VCC UC=2/3VCC 时时,V0=0,V0=0 回到稳态回到稳态 n脉冲宽度的计算脉冲宽度的计算555555单稳态触发器单稳态触发器计算脉冲宽度计算脉冲宽度n555555构成单稳态触发器构成单稳态触发器n脉冲宽度的计算脉冲宽度的计算RCRCVVVRCtVVVVtCCCCCCW1.13ln3/20ln)()()0()(ln555_555_构成多谐振荡器构成多谐振荡器n555555构成多谐振荡器构成多谐振荡器n任务原理初态时：任务原理初态时：VC=0 V0=1VC=0 V0=1n 1 1 VCC VCC 经经R1R

13、1、R2 R2 对对C C充电，充电使充电，充电使VC VC 上升。上升。当当 VC=2/3VCCVC=2/3VCC时时,V0=0 ,V0=0 进入暂稳态进入暂稳态1 1n 2 2此时：此时：T T管导通，管导通，C C经经R2 R2 到到T T管放电，放电使管放电，放电使VC VC 下下降，当降，当 VC=1/3VCCVC=1/3VCC时，时，V0=1 V0=1 进入暂稳态进入暂稳态2 2n 此时此时,VCC,VCC 经经R1R1、R2 R2 重新对重新对C C充电充电,回到回到1 1n计算脉冲周期和占空比计算脉冲周期和占空比 555555多谐振荡器多谐振荡器计算脉冲周期和占空比计算脉冲周期

14、和占空比n555555构成多谐振荡器构成多谐振荡器n计算脉冲周期计算脉冲周期T=t1T=t1充电充电+t2+t2放电放电2ln3/103/20ln)()()0()(ln2ln)(3/23/1ln)()()()0()(ln22221211CRVVCRtVVVVtCRRVVVVCRRtVVVVtCCCCCCCCCCCCCRRCRRttT)2(7.02ln)2(212121555555多谐振荡器多谐振荡器计算脉冲周期和占空比计算脉冲周期和占空比(续续)n计算脉冲周期计算脉冲周期T=t1T=t1充电充电+t2+t2放电放电2ln 2ln)(22211CRtCRRt21212121122ln)2(2ln

15、)(RRRRCRRCRRTtqn占空比占空比q:q:CRRCRRttT)2(7.02ln)2(212121n占空比占空比q q可调的可调的555555多谐振荡器多谐振荡器占空比可调的占空比可调的555555多谐振荡器多谐振荡器n电路图部分电路图部分2ln3/103/20ln2ln3/23/1ln222111CRVVCRtCRVVVVCRtCCCCCCCCCCCCCRRCRRttT)(7.0 2ln)(21212121121112ln)(2lnRRRCRRCRTtqn计算脉冲周期计算脉冲周期nT=t1T=t1充电充电+t2+t2放电放电六六.小结和要求小结和要求n掌握施密特触发器的任务特点和运用

16、掌握施密特触发器的任务特点和运用n掌握单稳态触发器的任务特点和运用掌握单稳态触发器的任务特点和运用n掌握多谐振荡器的任务特点和运用掌握多谐振荡器的任务特点和运用n掌握掌握555555定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、定时器构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的电路图、参数计算和画波形图多谐振荡器的电路图、参数计算和画波形图n施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的典型电施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的典型电路、参数计算、波形图路、参数计算、波形图六六.小结和要求续小结和要求续1 1n主要参数的计算主要参数的计算n *施密特触发器施密特触发器 VT+VT+、VT-VT-；输出波

17、形图；输出波形图n 对对555:(1)VT+=2/3 V CC 555:(1)VT+=2/3 V CC、VT-=1/3 V CCVT-=1/3 V CCn (2)VT+=VC0 (2)VT+=VC0、VT-=1/2 VT-=1/2 VC0 VC0 n *单稳态触发器脉冲宽度单稳态触发器脉冲宽度TW TW n 对对555555：TW=RCln3=1.1RC TW=RCln3=1.1RC n *多谐振荡器脉冲周期多谐振荡器脉冲周期T T、占空比、占空比q qn 对对555:(1)T=555:(1)T=R1+2R2R1+2R2ln2=0.7(R1+2R2ln2=0.7(R1+2R2n q=R1+R2

18、 Cln2/0.7(R1+2R2q=R1+R2 Cln2/0.7(R1+2R2 n (2)T=(2)T=R1+R2R1+R2ln2=0.7(R1+R2ln2=0.7(R1+R2n q=R1/(R1+R2q=R1/(R1+R2 六六.小结和要求续小结和要求续2 2n学习和掌握波形分析法：学习和掌握波形分析法：n *分析电路任务过程分析电路任务过程n 对单稳态触发器：确定稳态时的输入信号和输出形状，对单稳态触发器：确定稳态时的输入信号和输出形状，进入暂稳态后电路的充、放电形状、回到稳态的转换进入暂稳态后电路的充、放电形状、回到稳态的转换电压电压n 对多谐振荡器：设定初始形状暂稳态对多谐振荡器：设定初始形状暂稳态1 1，分析电，分析电路形状变化的过程充、放电引起的形状变化，确路形状变化的过程充、放电引起的形状变化，确定进入暂稳态定进入暂稳态2 2的转换点，分析如何从暂稳态的转换点，分析如何从暂稳态2 2回到暂回到暂稳态稳态1 1n *电路各关键点的波形图电路各关键点的波形图 留意形状转换的关键电压，电容留意形状转换的关键电压，电容/电阻上的电压变化特点电阻上的电压变化特点 *电路中充、放电的等效电路电路中充、放电的等效电路 *计算电路参数计算电路参数T T、q q、twtw 确定起始值、终了值、转换值，电路的时间常数确定起始值、终了值、转换值，电路的时间常数