脉冲基础知识和反相器

反相器、电容、异或门构成的脉冲发生电路文档下载说明Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document 反相器、电容、异或门构成的脉冲发生电路can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!脉冲发生电路是电子领域中常见的电路之一，用于产生特定频率和形状的脉冲信号。

在本文中，我们将讨论由反相器、电容以及异或门构成的脉冲发生电路。

首先，让我们简要介绍一下这些组件的基本原理，然后深入探讨它们如何结合在一起形成一个功能完整的脉冲发生电路。

反相器是一种基本的数字逻辑门，它将输入信号取反输出。

换句话说，如果输入为高电平（通常表示为逻辑1），那么输出就是低电平（逻辑0），反之亦然。

由正脉冲生成负脉冲的原理正脉冲和负脉冲是电子学中常见的两种脉冲信号，它们在许多电路和系统中都有重要的应用。

由正脉冲生成负脉冲的原理是通过适当的电路设计和信号处理实现的。

下面将详细介绍几种常见的方法。

1. 单稳态多谐振荡器（one-shot multivibrator）单稳态多谐振荡器是一种通过高电平输入产生负脉冲输出的电路。

它是由一个门电路和一个RC元件组成的。

当输入信号的上升沿到达时，门电路会输出一个短时脉冲信号。

该脉冲信号经过RC元件的充电和放电过程后，形成一个较长的高电平输出。

当输入信号的下降沿来临时，门电路会再次输出短时脉冲信号，使得输出信号产生一个负脉冲。

2. 反相器（inverter）反相器是一种能够将输入信号进行反相输出的电路。

它由一个晶体管或逻辑门电路组成。

在一个电平触发时，反相器会将输入信号的电平从高变为低，或者从低变为高。

当输入信号为正脉冲时，经过反相器输出的信号即为负脉冲。

3. 多谐振荡器（multivibrator）多谐振荡器是一种能够产生周期性脉冲信号的电路。

它由一个电容、一个电阻和两个晶体管（或逻辑门电路）组成。

其中一个晶体管（或逻辑门）负责产生高电平的输出信号，而另一个晶体管（或逻辑门）则负责产生低电平的输出信号。

通过适当的触发条件和时序控制，多谐振荡器可以生成正脉冲和负脉冲信号。

4. 电荷泵（charge-pump）电荷泵是一种能够将输入电流转换为输出电压的电路。

它由一对开关和一个电容组成。

当输入电流为正时，一个开关会打开，使电容充电。

当输入电流为负时，另一个开关则会打开，使电容放电。

这样，电容的充放电过程就会产生一个负脉冲信号。

以上这些方法只是几种常见的由正脉冲生成负脉冲的原理，实际上还有很多其他的方法和电路设计可以实现这一功能。

在实际应用中，我们可以根据具体的需求和设计要求选择合适的方法。

施密特反相器工作原理
施密特反相器主要由三个核心元件构成，分别是比较器、正反馈电路和输出级。

1. 比较器：比较器的作用是将输入信号与一个参考电压进行比较。

如果输入电压高于参考电压，输出电压就会变为高电平状态。

相反，如果输入电压低于参考电压，输出电压就会变为低电平状态。

2. 正反馈电路：正反馈电路则负责对输出信号进行反馈处理，以实现反向输出的特性。

3. 输出级：输出级将反相后的信号放大并输出。

施密特触发器又称施密特反相器，是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。

它在性能上有两个重要的特点：第一，输入信号从低电平上升的过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。

第二，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。

以上内容仅供参考，如需更全面准确的信息，可以查阅电子工程领域的专业书籍或咨询专业人士。

第十三章脉冲电路基础知识一、填空题1.数字信号在数值上和时间上均是________的信号。

2.矩形波脉冲主要参数有、、、、和______ 以及_______。

3.RC电路可组成耦合电路，______和_______等。

4.RC微分电路的工作特点：输出信号取自RC电路的________两端，能将矩形波变成________波。

5.RC积分电路的工作特点：输出信号取自RC电路的________两端，能将矩形波变成________波。

6.晶体二极管从反向截止到正向导通和从正向导通到反向截止转换时都要花一定时间，其中_____________所需时间很短，可以忽略不计。

7.二极管开关速度主要取决于__________时间，影响三极管开关速度主要是________时间和_______时间，为提高三极管开关速度常接入__________。

8.在数字电路中，晶体管被用做________元件，工作在输出特性曲线的____________和___________。

9.真值表就是将__________的各种可能取值和对应的__________排列在一起而组成的表格。

10.数字电路的研究对象是_____________之间的逻辑关系，分析的工具是_________，表达电路的逻辑功能主要用________、_______及______和________等。

11.数字电路研究的重点是各种部分单元电路之间的_________，其工作状态用______、和______表示，主要利用________、________和________来表示电路的逻辑功能。

12.施密特触发器属于________稳态电路，回差现象是指________。

13.施密特触发器的主要用途是________、________和________。

14.单稳态触发器在触发脉冲的作用下，从________态转换到________态，依靠________作用，又能自动返回到________态。

第8章 脉冲电路在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。

这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。

本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。

8.1 概述1.矩形脉冲的基本特性非正弦波都可称为脉冲波，如矩形波、三角波、锯齿波、阶梯波、梯形波等。

CP 信号是矩形波，用来协调整个系统工作，波形质量对系统有直接影响。

描述矩形波的主要参数有①脉冲幅度U m ：脉冲电压的最大幅度。

②脉冲宽度t w ：脉冲前沿的0.5U m 到脉冲后沿的0.5U m 所对应的一段时间。

③上升时间t r ：脉冲前沿从0.1U m 上升到0.9U m 所需要的时间。

④下降时间t f ：脉冲后沿从0.9U m 下降到0.1U m 所需要的时间。

⑤脉冲周期T ：在周期性脉冲而言，两个相邻的间隔时间。

⑥脉冲频率f ：单位时间内重复脉冲的次数。

（f = 1∕T ） ⑦占空比D ：脉冲宽度t w 与脉冲周期T 之比。

（0～100%）2. 获得脉冲的方法1）自激振荡电路直接产生矩形脉冲。

由多谐振荡器来实现2） 将已有波形（正弦波、锯齿波等）整形为矩形脉冲。

由施密特触发器和单稳态触发器来实现555 定时器是构成多谐振荡器、施密特触发器和单稳态触发器的既经济又简单0.9U 0.1U 0.5U实用的器件。

8.2 集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。

1972年由美国西格奈蒂克 (SIGNETICS)公司开发出来后，以其成本低廉、容易使用，稳定性高、适应面广等特点而赢得了市场。

该电路在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。

目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。

微分与积分电路一、微分电路输出信号与输入信号的数分成正比的电路，称为微分电路。

原理：从图一得：Uo=Ric=RC(duc/dt),因Ui=Uc+Uo,当，t=to时，Uc=0,所以Uo=Uio随后C充电，因RC≤Tk,充电很快，可以认为Uc≈Ui，则有：Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)式一这就是输出Uo正比于输入Ui的微分（dui/dt)RC电路的微分条件：RC≤Tk图一、微分电路二、积分电路输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。

原理：从图2得，Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫icdt）RC电路的积分条件：RC≥Tk图2、积分电路限幅与箝位电路一、限幅电路图一是二极管限幅电路，电路（a）是并联单向限同上电路，电路（b）是串联单向限幅电路；电路（C)是双向限幅电路，三种电路的工作原理相同，现以电路（C）说明：分析电路原理时认为二极管的正向电阻Rf为零反向电阻Rr为无限大，当Ui>E1时，D1导通，则Uo=E1；反之，当Ui<E2时，D2导通，则Uo=-E2;而当E2〈Ui<E1时，D1和D2截止，Uo随Ui而改变，故输出波如图（C）所示。

按式R=来选限流电阻。

例如设二极管D的Rf=200欧及Rr=500千欧，可算得R≈10千欧，E1、E2可按要求限幅电平来选取，但要考虑二极管的正向压降（硅管约为0.6伏，锗管约为-0.3伏）的影响。

图一、二极管限幅电路二、箝位电路箝位的作用是使信号的起始电平固定在某个数值上，以图二说明：当电路输入一矩形波信号Ui。

若无D时，Ui中的直流分量U被C隔开，只有交流分量传至输出端，使用输出信号失去直流分量而改变了起始电平，用了箝位二极管D后，当Ui=E时，D截止，C充电，因时间常数RC很大，所以输出Uo稍微下降了△U；当Ui突然变至零时，D导通；C经D很快放电，输出从-△U很快趋于零，因此输出信号被D箝位于零起始电平，也可以说，恢复了直流分量。

脉冲电路基础知识讲解与分析脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。

家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。

在电子电路中，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。

电子电路中另一大类电路的数字电子电路。

它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。

数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路，它们处理的都是不连续的脉冲信号。

电脉冲有各式各样的形状，有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的，最具有代表性的是矩形脉冲。

要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um 、脉冲周期T 或频率 F 、脉冲前沿T R 、脉冲后沿T F 和脉冲宽度T K 来表示。

如果一个脉冲的宽度T K =1 ／2T ，它就是一个方波。

脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点，或者说脉冲电路的特点是：脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。

大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。

从所用的晶体管也可以看出来，在工作频率较高时都采用专用的开关管，如2AK 、2CK 、DK 、3AK 型管，只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。

就拿脉冲电路中最常用的反相器电路（图 1 ）来说，从电路形式上看，它和放大电路中的共发射极电路很相似。

在放大电路中，基极电阻R B2 是接到正电源上以取得基极偏压；而这个电路中，为了保证电路可靠地截止，R B2 是接到一个负电源上的，而且R B1 和R B2 的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。

不仅如此，为了使晶体管开关速度更快，在基极上还加有加速电容 C ，在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和；在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。

除了射极输出器是个特例，脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的，这是一个特点。

反相器计算习题课教学目标：1．掌握晶体管反相器的工作原理。

2．熟练掌握三极管工作状态的判别方法及其计算。

教学重点：三极管工作状态的判别方法及其计算教学难点：反相器变化电路的计算【知识梳理】1．在反相器电路中，当输入为低电平时，三极管处于，输出；当输人为高电平时，三极管处于，输出。

即输出信号与输人信号是反相的。

2．三极管工作状态判别方法（以NPN硅管为例）：a．先判别管子是截止状态还是导通状态：若，处于截止状态，为可靠截止常使。

若，处于导通状态。

b．导通后再判断处于放大状态还是饱和状态：当时，处于饱和状态。

当时，处于放大状态。

【例题选讲】【例1】在图所示反相器电路中：V G=6V，Rc=2kΩ，R K=20kΩ，R b=51kΩ，－V GB=－6V，β=30。

当输人控制方波V i由0V跳变到＋6V时。

试问：(1) 三极管能否由截止转向饱和；(2) 若将Rc改为1kΩ又如何?【知识拓展】(1) 若图中NPN型管换成PNP型管，如何分析。

(2) 若发射极带有电压源或二极管，如何分析。

【例2】电路及参数如下图，V l是硅管、V2为理想器件，V BB=－10V，β=50(1) 求三极管可靠截止的最高输入电压V i max(2) 求三极管可靠饱和的最低输入电压V i min【巩固练习】1．如图(a)所示电路中，R1=12kΩ，R2=20kΩ，Rc=1.5kΩ，V G=6V，V GB=6V，β=50，试经过分析，根据图(b)所给v i的波形画出v o的波形。

2．电路如图所示，输入V i高电平为－2V，低电平为－8V，求：保证三极管可靠截止和饱和的V GB的范围(V BE，V CES均忽略不计)。

反相器计算课后练习一、填空题1．如图所示，晶体三极管的工作状态是：V1工作在状态，V2工作在状态，V3工作在状态。

二、计算题1．如图所示电路，若已知R K=3kΩ，R b=20kΩ，Rc=1kΩ，β=40，试通过估算说明，当输入信号v i由0V跳变到3V时，三极管能否可靠饱和；当v i由3V跳变到0V时，三极管能否可靠截止。