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第十章脉冲波形的产生和整形内容提要本章主要介绍矩形波的产生和整形电路。
在矩形波产生电路中介绍几种常用的多谐振荡器－对称式和非对称多谐振荡器、环形振荡器以及用施密特触发器和555定时器构成的多谐振荡器等。
此外对几种不同类型的压控振荡器也做了介绍。
在整形电路中，介绍了施密特触发器和单稳态触发器。
本章也讨论了最常用的555定时器及其所构成的施密特触发器、单稳态触发器及多谐振荡器的电路及工作原理。
本章内容10.4 多谐振荡器10.5 555定时器及其应用一、产生矩形脉冲的途径形如图10.1.1所示。
其中：图10.1.1脉冲周期T ：周期行重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔。
有时也用频率f＝1/ T表示单位时间内脉冲重复的次数上升时间t r ：脉冲上升沿从0.1V m 上升到 0.9V m 所需要的时间图10.1.1W ：从脉冲前沿到达0.5V m 起，到脉冲后沿到达0.5V m 为止的一段时间。
下降时间t ：脉冲下降沿从图10.1.1占空比q ：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q ＝t w 注：在脉冲整型或产生电路用于数字系统时，有时对脉冲有些特殊要求，如脉冲周期和幅度的稳定性10.2 施密特触发器（Schmitt Trigger）换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程在电路状态转换时，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。
注：利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢地信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形波脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。
图10.2.111I v 1R 2R I v ′o v 1o v ov ′G 1G 2图6.2.1 用C M O S 反相器构成的施密特触发器（a ）电路I v v ′I v o v 设反相器G 1和G 2均为CMOS 门，其阈值电压为＝011≈+=v R R v A ①当v I ＝0时， v o1＝ V OH ， v o ＝ V OL ≈0，此时G 1门的输入电压为逐渐升高到使得v A＝时，反相器进入电压传输特性的放大区（转折区），故v A的增加，会引起下面的正反馈，即v1o v vA设施密特触发器在输入信号v I 正向增加时的门槛电T ＋，称为正向阈值电压，此时v o ＝0， G 1门的输入电压为++=T 212TH V V R R R v A ＝121T V V R R R R ++＝于也存在正反馈，即ov 使电路迅速跳变到v o ＝V OL ≈ 0此时施密特触发器在v I 下降时对应输出电压由高电平转为低电平时的输入电压为DD 211T 2120211I 212TH V V V R R R R R R v R R R v R R R v A ++++++=－＝＝TH21T V )1V R R −＝（－由于V TH ＝ V DD / 2，故只要v ITH21T T T V 2V V V R R =∆－＋－＝THT I V R R V V )(211+==+THT I V R R V V )(211−==−施密特触发器的电压传输特性为图10.2.2所示图10.2.2TH V DDV Iv ov V O L＋T V －T V TV ∆TH V DD V Iv Av 0＋T V －T V TV ∆(a ）同相输出（b ）反相输出V O HV O LV O H用门电路组成的施密特触发器TH DDV Iv ＋T －T TH V V Av 0＋T V －T V TV ∆(a ）同相输出（b ）反相输出图100..2.3由C M OS 反相器构成的施密特触发器的电压传输特性V O LV O H图10.2.3(a)是以v o 做为输出的， v o 和v I 同相位；而图10.2.3(b)是以v ′A 做为输出的，利用施密特触发器可以将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲DD V I v ＋（b ）反相输出反相器构成的施密特触发器的电压传输特性利用施密特触发器将一系列幅度不同的脉冲信号，其中幅度大于正向阈值电压的幅度鉴别出来。
多谐振荡器原理多谐振荡器是一种能够产生多个谐波频率的电子设备。
它利用反馈回路和谐振电路的相互作用来产生稳定的振荡信号。
多谐振荡器在通信、无线电、音频等领域都有广泛的应用。
多谐振荡器的原理主要包括正反馈回路和谐振电路两个重要部分。
正反馈回路是指将输出信号的一部分再次输入到输入端，从而增强输入信号的效果。
谐振电路则是指能够使电路在特定频率下产生共振的电路。
在多谐振荡器中，正反馈回路起到了关键的作用。
它通过将一部分输出信号经过放大和相位变换后再次输入到输入端，使得输入信号得到增强。
这种正反馈的作用导致了电路的自激振荡现象，产生了稳定的振荡信号。
谐振电路则是用来确定多谐振荡器的振荡频率的。
谐振电路一般由电感和电容器组成，通过调节电感和电容值可以改变振荡器的频率。
当电路达到谐振状态时，电路中的振荡信号将得到放大，从而产生稳定的振荡输出。
多谐振荡器的工作原理可以用以下步骤来描述：1. 输入信号经过放大和相位变换后进入反馈回路；2. 反馈回路将一部分经过处理的信号再次输入到输入端；3. 输入信号经过反馈回路的放大和相位变换后与输入信号相叠加；4. 叠加后的信号再次进入反馈回路，循环反复，产生稳定的振荡信号。
多谐振荡器的频率稳定性非常高，能够产生多个谐波频率。
这得益于谐振电路的特性，它能够使电路在特定频率下产生共振。
通过调节电感和电容值，可以改变振荡器的频率，从而产生不同的谐波频率。
多谐振荡器在通信领域有着广泛的应用。
例如，在无线电通信中，多谐振荡器被用于产生载波信号，用于传输音频、视频等信息。
在音频领域，多谐振荡器可以产生不同频率的音调，用于音乐合成、声音效果等方面。
总结起来，多谐振荡器是一种能够产生多个谐波频率的电子设备，它利用正反馈回路和谐振电路的相互作用来产生稳定的振荡信号。
多谐振荡器在通信、无线电、音频等领域有着广泛的应用，具有频率稳定性高、谐波丰富等特点。
通过调节电感和电容值，可以改变振荡器的频率，产生不同的谐波频率。
多谐振荡器作用
多谐振荡器是一种电子电路，它能够产生多个频率的正弦信号，
因此也被称为多频振荡器。
多谐振荡器在电子电路中起着重要的作用，是许多电子设备的核心部件。
多谐振荡器的作用是将一个电源信号转化成多个频率的信号。
这
些信号可以根据需要进行选择和增强，以实现不同的功能。
例如，在
收音机中，多谐振荡器能够将电台的无线信号，转换为固定频率的中
频信号，经过放大和处理后，成为听到的声音。
多谐振荡器还被用于产生音乐声音和信号处理，例如在吉他音箱
和混响器中使用。
此外，在一些科学实验中，多频振荡器也有重要的
应用，例如在生物学中，它可以用来产生生物的电位信号，以进行研
究和分析。
多谐振荡器的设计对产品的性能和功耗有着重要的影响。
设计高
质量的多谐振荡器需要考虑许多因素，例如电路拓扑、元器件选型、
电源噪音等。
通过选择合适的电容、电感和放大器，可以优化多谐振
荡器的性能，减小功耗，提高稳定性和可靠性。
总之，多谐振荡器是一种非常重要的电子电路，用于产生多频信号，在许多电子设备中有着广泛的应用。
通过合理的设计和优化，能
够实现多种信号处理和分析的需求。
第六章 脉冲波形的产生和整形[题] 用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。
[解] 不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。
[题] 在图（a ）所示的施密特触发器电路中，已知Ω=k R 101，Ω=k R 302。
G 1和G 2为CMOS 反相器，V DD =15Ｖ。
（1）试计算电路的正向阈值电压ＶＴ＋、负向阈值电压ＶＴ－和回差电压△V T 。
（2）若将图（b ）给出的电压信号加到（a ）电路的输入端，试画出输出电压的波形。
［解］ (1) V V V R R V TH T 1021530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+V V V R R V TH T 521530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-V V V V T T T 5=-=∆-+(2) 见图。
［题］ 图是用ＣMOS 反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平ＶT+、V T- 以及回差电压△ＶT 与控制电压ＶCO 的关系。
[解] 设反相器G 1输入端电压为,I υ'则根据叠加定理得到 3123102132132132////////////R R R R R R R R R R V R R R R R CO I I +++++='υυυ（1）在I υ升高过程中00=υ。
当升至TH IV ='υ时，+=T I V υ，因而得到 2132132132////////R R R R R V R R R R R V V CO T TH +++=+3232121321////////R R R R R R R R R R V V V CO TH T +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+CO TH V R R R R R R V 3121311-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=（2）在I υ降低过程中DD 0V =υ。
当降至TH IV ='υ时，-=T I V υ，于是可得 312312132132132////////////R R R R R V R R R R R V R R R R R V V DD CO T TH +++++=-323213123121321////////////R R R R R R R R R R V R R R R R V V V DD CO TH T +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=-COTH V R R R R R R V 3121311-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= （3） DD TH T T T V R R V R R V V V 21212==-=∆-+（与V CO 无关）根据以上分析可知，当Vco 变小时，V T+ 和V T- 均增大，但回差电压△V T 不变。
