・８Ｏ・ 《测控技术））２００８年第２７卷第１１期
一种脉冲快速沿整形电路的设计与实现
吴亚铭，师奕兵，付在明
（电子科技大学自动化工程学院，四川成都６１００５４）
摘要：阐述了一种基于阶跃恢复二极管的脉冲快速沿整形电路设计。该设计利用阶跃恢复二极管大的存储时间和小的暂
态时间，对矩形脉冲的上升沿进行整形，使其上升时间为（１４０±２０）ｐｓ，脉冲幅度为（１．７５±０．０５）Ｖ，并实现脉冲占空比的
补偿。详细论述了电路的结构和工作原理。实际测试结果表明，所设计电路达到了设计指标要求。
关键词：脉冲整形；阶跃恢复二极管；上升时间
中图分类号：ＴＮ７８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—８８２９（２００８）１１—００８０—０２
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｌｓｅ’Ｓ Ｆａｓｔ Ｅｄｇｅ Ｓｈａｐｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ
ＷＵ Ｙａ－ｒｕｉｎｇ，ＳＨＩ Ｙｉ—ｂｉｎｇ，ＦＵ Ｚａｉ－ｍｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵＥＳＴＣ，ＣｈｅｔＩｇｄｕ ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｔｅｐ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ，ａ ｐｕｌｓｅ ｆａｓｔ ｅｄｇｅ ｓｈａｐｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｂｅｎｅｆｉｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｈｏｒｔ
ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｔｉｍｅ ｏｆ ｓｔｅｐ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｄｉｏｄｅ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｒｉｓｉｎｇ ｅｄｇｅ ｏｆ ａ ｓｑｕａｒｅ ｐｕｌｓｅ，ｓｈｏ￣ｅｎ ｉｔｓ ｒｉｓｉｎｇ
ｔｉｍｅ ｔｏ（１４０±２０）ｐｓ，ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｔｏ（１．７５±０．０５）Ｖ，ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ．Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ
脉冲产生、整形电路
单项选择填空，答案序号与题中括号内序号相同。
一、单选
1.只有暂稳态的电路是（1）。
多谐振荡器 单稳态电路 施密特触发器 定时器
2. 施密特触发器的特点是（2 ）。
只有一个稳态 只有一个暂稳态 无稳态 具有两个稳态
3.一个由555定时器构成的单稳态触发器的正脉冲宽度为（3）。
0.7RC RC 1.1RC 1.4RC
4.欲将不规则的输入波形变换为幅度和宽度都相同的矩形脉冲，应选择（4）。
基本RC触发器 单稳态触发器 施密特触发器 多谐振荡器
5. 555定时器的 2脚、6脚接在一起构成( 5)。
基本RC触发器 单稳态触发器 施密特触发器 多谐振荡器
6. 555定时器的TH端、TR端的电平分别大于2VDD/3和VDD/3时定时器的输出状态是(6 )。
0 1 原状态 不确定
7. 555定时器的TH端、TR端的电平分别小于2VDD/3和VDD/3时定时器的输出状态是(7 )。
0 1 原状态 不确定
8.单稳态触发器具有（8 ）功能。
计数 定时、延时 整形 定时、延时、整形
9.由555定时器构成的单稳态触发器的触发电压ul应满足(（9）。
uI> VDD/3 uI> 2VDD/3 ul 10设多谐振荡器的脉冲宽度和脉冲间隔分别为TH和TL，则脉冲波形的占空比为（10）。 TH/( TH+ TL) TL/TH+ TL) TH/TL TL/TH
- 177 - 课 题 14.1 脉冲的基本概念
14.2 RC波形变换电路
课 型 新课
授课班级 授课时数 2
教学目标 1．了解脉冲的基本概念。
2．掌握RC波形变换电路的结构和工作原理。
教学重点 1．脉冲的基本知识。
2．RC电路的充放电过程及波形变换电路。
教学难点 RC电路的充放电过程及波形变换电路。
学情分析
教学效果
教后记
- 178 -
新课 A．引入
在数字电路中，常常需要各种不同频率的矩形脉冲。获得矩形脉冲的方法一般有两种：一种是通过方波振荡器产生；另一种是利用整形电路产生。
B．新授课
14.1 脉冲的基本概念
14.1.1 脉冲的概念
脉冲：瞬间突变、作用时间极短的电压或电流信号，称为脉冲。广义上讲，凡是非正弦规律变化的电压或电流都可称为脉冲。
1．实验电路
2．现象和结论
（1）开关S闭合时，2R短接，输出电压0Ov。
（2）1t时，开关S断开，输出电压212GORRRVv。
（3）2t时，开关S再闭合，2R又被短接，输出电压0Ov。
重复此过程，则输出电压Ov的波形变化即为一串脉冲波。
14.1.2 几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
（实验演示）
（分析现象）
（引导学生参考教材资料）
- 179 - 14.1.3 矩形脉冲波形参数
（1）脉冲幅度mV——脉冲电压的最大变化幅度。
（2）脉冲上升沿时间rt——脉冲上升沿从0.1mV上升到0.9mV的时间。
（3）脉冲下降沿时间ft——脉冲上升沿从0.9mV下降到0.1mV的时间。
（4）脉冲宽度Wt——脉冲前、后沿0.5mV处的时间间隔，说明脉冲持续时间的长短。
（5）脉冲周期T——指周期性脉冲中，相邻的两个脉冲波形对应点之间的时间间隔。
14.2 RC波形变换电路
14.2.1 RC电路的瞬态过程
所谓瞬态过程是指电路从一个稳定状态变化到另一个稳定状态所经历的过程。
1 第10章
脉冲波形的产生与整形电路
内容提要：
本章主要介绍多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路结构、工作原理及其应用。它们的电路结构形式主要有三种：门电路外接RC电路、集成电路外接RC电路和555定时器外接RC电路。
10.1 概述
导读:
在这一节中，你将学习：
多谐振荡器的概念
单稳态触发器的概念
施密特触发器的概念
在数字系统中，经常需要各种宽度和幅值的矩形脉冲。如时钟脉冲、各种时序逻辑电路的输入或控制信号等。有些脉冲信号在传送过程中会受到干扰而使波形变坏，因此还需要整形。
获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是用脉冲产生电路直接产生，产生脉冲信号的电路称为振荡器；另一种是对已有的信号进行整形，然后将它变换成所需要的脉冲信号。
典型的矩形脉冲产生电路有双稳态触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡电路三种类型。
（1）双稳态触发电路又称为触发器，它具有两个稳定状态，两个稳定状态之间的转换都需要在外加触发脉冲的作用下才能完成。
（2）单稳态触发电路又称为单稳态触发器。它只有一个稳定状态，另一个是暂时稳定状态（简称“暂稳态”），在外加触发信号作用下，可从稳定状态转换到暂稳态，暂稳态维持一段时间后，电路自动返回到稳态，暂稳态的持续时间取决于电路的参数。
（3）多谐振荡器能够自激产生连续矩形脉冲，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。其状态转换不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。若对该输出波形进行数学分析，可得到许多各种不同频率的谐波，故称“多谐”。
脉冲整形电路能够将其它形状的信号，如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。施密特触发器就是常用的整形电路，它利用其著名的回差电压特性来实现。
自测练习
1．获得矩形脉冲的方法通常有两种：一种是（ ）；另一种是（ ）。
2．触发器有（ ）个稳定状态，分别是（ ）和（ ）。
3．单稳态触发器有（ ）个稳定状态。
