当前位置：文档之家 › 第8章 脉冲波形的变换与产生 电力数电教学课件

第8章 脉冲波形的变换与产生 电力数电教学课件

  • 格式：ppt
  • 大小：760.50 KB
  • 文档页数：24

下载文档原格式

  / 24

合集下载

数字电路脉冲波形的产生与变化课件

数字电路脉冲波形的产生与变化课件
3
单稳态触发器的分类
门电路组成的单稳态触发器
按电路形式不同 MSI集成单稳态触发器
用555定时器组成的单稳态触发器
按工作特点分类
不可重复触发单稳态触发器 可重复触发单稳态触发器
4
8.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器
1.电路结构
CMOS或非门和非门构成的微分型单稳态触发器
vO1
vO
G1 1 vI
74121 （2）
vO
A1
A2 B vI
A2
Q
B
Q
VCC
0
vO1
t1
tw1
0 vO
tw2
0
t tw1
t
tw2 t
18
3.组成噪声消除电路
如用I作为计数器触发脉冲, 干扰信号会造成计数错误。
噪声
C
R
VCC
vI
Cext Rext/Cext
Q
7412
A1 1
Q
A2
Q
1D
vO
C1
vO
vI
B
R
单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽, 才可消除噪声。
34
8.4 555定时器及其应用
8.4.1 555定时器 8.4.2 用555定时器组成施密特触发器 8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器
8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器
35
8.4 555定时器及其应用
8.4.1 555定时器
1.电路结构
VCC (8)
RD(4)
5 k
vIC (5)
×
2 3 VCC
2 3 VCC
2 3 VCC
×

脉冲波形产生与变换电路(课件)

脉冲波形产生与变换电路(课件)
矩形脉冲波(简称矩形波)是数字系统中最 常用的工作波形。
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲 出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的 比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降 沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所 需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需 的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态 ，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数 单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电 过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式 不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如 图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高， 因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值 电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过 程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法 （a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发 （b）使用内部电 阻Rint 且采用上升沿触发

脉冲波形的产生与变换z资料PPT课件

脉冲波形的产生与变换z资料PPT课件
本章基本要 求
➢正确理解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发 器的电路组成及工作原理。 ➢掌握多谐、单稳、施密特MSI器件的逻辑功能及主 要参数计算。 ➢掌握555定时器的工作原理。 ➢了解由555定时器组成的多谐、单稳、施密特电路 工作原理。
第1页/共50页
§8-1 多谐振荡器
多谐振荡器是一种自激震荡电路，接通电源后 无需外接触发信号即能产生方波和矩形波，其不存 在稳定状态，又称无稳态电路。
vO1
v1(0 ) V 0V VDD
vI () VDD
RC
0
V vI
VDD
DD
V
Vth
0
根据RC电路瞬态 相应分析，
vO2
V
VDD
0
T1 T2
vO1 VDD
t
0
t
t1
t2
t
v(t) v() v(0 ) v() et
t ln v(0 ) v()
v(t) v()
T1
RC
C
1
0.01F
第31页/共50页 tPL tPH
出 T
导通
截截止止 导导通通 不变
一、555定时器组成多谐振荡器
——占空比可调
tpH = RAC1n2≈0.7RAC
R1
RA R2
84
RB
D1
RB
7
3
6
2 555 5
D2
vC +
1
C –
VCC R3
vO
0.01F
tPL=RBC1n2≈0.7RBC f 1 1.43
2 3 VCC
vIC (5) vI1 (6)
+
R

脉冲波形的产生与变换教学课件

脉冲波形的产生与变换教学课件

脉冲信号的产生方式
总结词
可以通过多种方式产生脉冲信号，如逻辑门电路、晶体管开关电路、数字IC等。
详细描述
产生脉冲信号的方式有多种，可以根据具体的应用需求选择合适的方式。常见的产生脉冲信号的方式包括使用逻 辑门电路、晶体管开关电路和数字IC等。这些电路可以通过组合和配置，产生不同形状和特性的脉冲信号，以满 足不同的应用需求。
根据观察和测量结果，调整电 路参数，实现脉冲波形的变换 。
实验结果与分析
实验结果记录
详细记录示波器显示的脉冲波形图像以及相关测量数据。
结果分析
根据记录的数据，分析脉冲波形的变化规律以及电路参数对波形的 影响。
结论总结
总结实验结果，得出脉冲波形变换的原理以及实现方法。
05
总结与展望
脉冲波形产生与变换的重要意义
。
电源：为电路提供稳定的直流 电压或交流电压。
实验步骤与操作方法
构建电路
根据实验要求，使用电子元件 构建脉冲波形变换电路。
观察与测量
使用示波器观察脉冲波形，并 记录相关数据。
准备实验器材
根据实验需求选择合适的电子 元件和测量仪器。
信号源设置
设置信号发生器，使其输出所 需的脉冲波形信号。
变换电路调整
脉冲波形产生与变换是电子工程、通信和控制工程等领域中 的重要技术，广泛应用于信号处理、雷达、无线通信、电力 电子和电机控制等领域。
脉冲波形产生与变换技术的不断发展和创新，对于推动相关 领域的技术进步和产业升级具有重要意义，能够促进社会经 济的发展和提高人们的生活水平。
当前研究现状与发展趋势
未来，脉冲波形产生与变换技术将继续向着高精度、 高稳定性和高效率的方向发展，同时将更加注重与其 他技术的融合和创新，如物联网、云计算和边缘计算 等。

数字电路基础ch08脉冲波形的变换与产生PPT课件

数字电路基础ch08脉冲波形的变换与产生PPT课件
TN
D3 v O1
R D4
G2 TP
vO TN
+VDD
VC C
多谐振荡器
3. 振荡周期T1的计R算ClnVDVDDVDTH
T2
RC1nVDD VTH
TT1T2R1 C n(VD D V V D T 2 H D )V TH
vI
VDD＋ V＋
VTH O
vO2 VDD
O
－ V－
T1
T2
t1 第 一 t2 第 二
V D DV T
V T -
V D DV T V T -
8.3.3 石英晶体振荡器
1、石英晶体电路符号和选频特性
电路符号
当 f = f0 时, 电抗 X = 0
阻特性 X
f0
电 感 性
f
电
电
容
容
性
性
2、石英晶体振荡器
G1
1
C1
G2 1
vO
R
C2
R
R: 使G1工作在线性区 C2 : 抑制高次谐波
vI
没有被重复触发
vO
后沿触发的可
重复触发单稳
vI
vO
tw
tw
(a)
被重复触发
tw
tw
(b)
单稳态触发器的应用
1. 定时
vI
vO
O
t
vB
与门
tW
O
t
tW
vA
vA vB
单稳态
O
t
触发器
vO
vI
O
t
该电路可用于频率计
单稳态电路还可做延时和噪声消除电路（略）。
8.2 施密特触发器

数字电子技术基础 第八章 脉冲波形的变换与产生

数字电子技术基础 第八章 脉冲波形的变换与产生

Ui
单 稳 1
U01 =1 Uo
U01
t
U02
单 稳 2 U02
t
21
2.多谐振荡器
多谐振荡器是一种常用的脉冲信号产生电路. 工作特性: ① 无稳态,具有两个暂稳态; ② 自激振荡器--在接通电源后,不需外加触发信 号,便能自动产生矩形脉冲; ③ 矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波--故 称为多谐振荡器.
自动触发
暂稳态0
暂稳态1
自动返回
暂稳态0
22
555定时器构成的多谐振荡器
多谐振荡器的电路与工作原理
UCC R1 7 R2
8
4
Uc
C
6 555 3 2 1 5
Uo
(1)充电过程
刚加电时,Uc=U6=U2=0<1/3Ucc RS=10 Q=1 Uo=1 7端与地不导通,电容充电.
23
0.01μ
(1)充电过程 充电回路: Ucc→R1→R2→C→地 充电时常数: τ = ( R1 + R2)C
0
& Q &
Q G2 G3
t
U6 (TH) U2 (TR)
&
1
G4
3
Uo
t = τ ln
U (∞ ) U (0 + ) U ( ∞ ) U (t )
当5端外加电压Uco时: U(0+)=1/2Uco U(0+)=Uco U(∞)=Ucc U(∞)=0 U(T1)=Uco U(T2)=1/2Uco
U0 U01 C1 C2
TW 多谐
单稳 TW
工作原理:在触发脉冲的作用下,单稳态触发器输出时 间宽度为Tw的高电平,只有在Tw期间多谐振荡器产生振 荡,喇叭发出声响.

数电8脉冲波形的变换与产生


通过改变振荡器的频率，可以获得不 同频率的8脉冲波形。
利用数字电路中的定时器，可以产生 具有特定频率的8脉冲波形。
倍频器和分频器
利用数字电路中的倍频器和分频器， 可以将输入的8脉冲波形进行倍频或 分频，从而得到不同频率的输出。
8脉冲波形的相位变换
相位延迟
通过在数字电路中添加相位延迟器，可以改 变8脉冲波形的相位。
01
03
程序设计
编写程序以控制单片机产生8脉冲波形， 包括定时器配置、I/O端口控制等。
波形输出
通过单片机的I/O端口输出8脉冲波形。
05
04
编译与下载
将程序编译成可在单片机上运行的二 进制文件，并通过适当的下载工具将 程序下载到单片机中。
04 数电8脉冲波形的变换
8脉冲波形的频率变换
频率变换
定时器
波形输出
将设计的数字电路连接至 适当的输出设备，如LED 灯、数码管等，以显示8 脉冲波形。
基于FPGA的8脉冲波形产生
FPGA芯片选择
选择具有足够逻辑资源、I/O端口和时 钟资源的FPGA芯片。
编译与配置
将设计好的程序编译成可在FPGA上 运行的配置文件，并通过适当的配置 接口将配置文件下载到FPGA芯片中。
移相器
利用数字电路中的移相器，可以将输入的8脉冲波 形进行移相，从而得到不同相位的输出。
触发器
利用数字电路中的触发器，可以产生具有特 定相位的8脉冲波形。
8脉冲波形的幅度变换
幅度调节器
通过在数字电路中添加幅度调 节器，可以改变8脉冲波形的
幅度。
电压比较器
利用数字电路中的电压比较器， 可以将输入的8脉冲波形进行 幅度比较，从而得到不同幅度

数字电路与逻辑设计基础第8章脉冲波形的产生和整形课件

你知道吗？
现代电子系统常常需要不同幅度、宽度以及具有陡 峭边沿的脉冲信号，如时序逻辑电路中的时钟信号等等。 获取脉冲信号的方法通常有两种：一种是直接产生，一 种是利用已有的信号变换得到。
8.1 概述
脉冲信号：凡是不具有连续正弦波形状的信号，通称为脉冲
信号。
vo
vo
t
t
0
0
(a) 尖脉冲
(b) 矩形脉冲
0.1Vm上升到0.9Vm所需要的时 0.5Vm
间。
0.1Vm
⑥下降时间tf ：脉冲下降沿从0.9Vm 下降到0.1Vm所需要时间 。
⑦占空比q ：脉冲宽度与脉冲周期 的比值，即 q= tw / T。
tr
tf
Vm
tw T
获得脉冲信号的方法通常有2种： 1）利用多谐振荡器直接产生所需的脉冲信号； 2）通过脉冲整形电路变换成所需的脉冲信号。
维持的，根据RC的电路不同接法，把单稳态触发器分成微分 型和积分型。 （1）微分型单稳态触发器
由CMOS门电路G1、 G2 和Rd、Cd微分电路构成的 单稳态触发器。
设VOH≈ VDD， VOL≈ 0，且CMOS门的转折电压为VTH≈ VDD/2
工作原理
a.无触发信号时，电路处于稳态，vo=0
①稳态→暂稳态：
④ 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。
施密特触发器分同相施密特触发器和反相施密特 触发器两种 ：
vo VOH
vI 1 vI v1o
vo
vo VOH VT
VT
vo
VOH
vI 1 vI vo1
vo
vo
VOH
VT
VT
VOL 0

脉冲波形的产生与变换PPT资料(正式版)


v v v
I2
O2
O 1
TW估算公式如下：
TWRR0
Cln VDD VCCVTH
典型 R R 0 C
2. 积分型单稳态电路
(1) 电路组成 门1、门2是COMS或非门，R、C构成积分型延时环节。
(2) 工作原理 稳态时门1、门2输出低电平。vi=1、vO1=0、vi2=0、vO=0。
高（H） 高（H）
低（L） 高（H）
接通 原状态
关断
6.3 单稳态电路
6.3.1 由CC7555构成的电路
单稳态触发器只有一个稳定状态和一个暂稳态，在外界触发脉冲的 作用下，电路从稳态翻转到暂态，然后在暂稳态停留一段时间TW后又自 动返回到稳态，并在输出端产生一个宽度为TW的矩形脉冲。TW只与电路 本身的参数有关，而与触发脉冲无关。我们通常把TW称为脉冲宽度。
图(b)组成积分电路，当RC<<TS时。在电容上可得 矩形波；而当RC>>TS时，在电容上又可得线性扫描的 波形。
（a）
（b）
脉冲形成电路的组成应有两大部分：惰性电路和开 关。
开关是用来破坏稳态，使惰性电路产生暂态的。开 关可用不同的电子器件来完成，如可用运算放大器，分 立器件晶体三极管或场效应管，也可以用逻辑门。目前 用得较多的是555定时电路。
稳态时，门1输出高电平，门2输出 低电平，vi1 =vi＝0，v01＝VDD、vi2＝VDD、 vO2＝0。当vi 由0上升到VTH (CMOS或 非门的开启电压)时，将引起下列正反馈 过程
v v v v
I
O 1 I2 O 2
使电路快速翻转到门1输出低电平时，门 2输出高电平的暂稳状态。随之VDD通过R 及门1的输出电阻(驱动管导通电阻)对电 容C充电，vi2逐渐升高，当vi2上升到VTH 时，又会产生下列反馈过程(假设此时vi已 回到低电平)

第8篇-脉冲波形的产生与变换 ppt课件

0
vO
2/3Vcc
vI ⑥
+
- C1
R
2/3Vcc
1/3Vcc - C2
vI②
+
S
1/3Vcc
vO
t
0
0
t
VCC
2VCC
（1）当vI＜1/3Vcc时， R=1，S=0，Q=1，vO=31； 3
VCC vI
（2）当1/3Vcc＜ vI＜2/3Vcc时， R=1，S=1，Q=1（保持），vO=1；
（3）当 vI＞2/3Vcc时， R=0，S=1，Q=0，vO=0；
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
锁存器，决定输出状态。
(3) 3脚—输出端
(4) 4脚（ RD ）----复位输入端，当RD=0，RS锁存 器被复位，输出vo为低电平。正常工作时，应将 其接高电平。
PPT课件
6
(5) 5脚（VIC）——电压控制端，当其悬空时，比 较器C1和C2的比较电压分别为2/3VCC 和1/3VCC 。
(6) 6脚—阈值输入端 (7) 7脚—放电端 (8) 8脚—电源端
VCC RD
vIC
8 5
4
vI1 6
vI2 2 vO, 7
555 3 vO
1
PPT课件
7
工作原理
1.当RD=0时，Vo=0，T导通
2.当RD=1时
(1)
VI1

2 3
VCC
,VI 2

1 3
VCC
,R
1, S

0
Q=1，T截止，Vo=1
2、振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2020/10/3
13
2. 工作原理
C充电
C放电
图8.1.2 微分型单稳态触发器工作波形
2020/10/3
14
3. 主要参数
（1）输出脉冲宽度tw
输出脉冲宽度tw，就是暂稳态的维持时间。根据 uI2的波形可以计算出：
tw ≈0.7RC
（2） 恢复时间tre
暂稳态结束后，电路需要一段时间恢复到初
始状态。一般，恢复时间tre为（3~5）放电时间
1. 施密特触发器：主要用以将非矩形脉冲变换成 上升沿和下降沿都很陡峭的矩形脉冲。
2. 单稳态触发器：主要用以将脉冲宽度不符合要求 的脉冲变换成脉冲宽度符合要求的矩形脉冲。
3. 多谐振荡器：产生矩形脉冲。
4. 555定时器:（可构成电路1、2、3）。
2020/10/3
8
8.1 单稳态触发器
工作特点： ⑴ 它有稳态和暂稳态两种工作状态。 ⑵ 在外加触发脉冲信号作用下，触发器能从
电
2020/10/3
11
2. 工作原理
使G1迅速导通（uO1=0）、 G2迅速截止（uO==1）。 然而这一状态是不能长久保持的，故称为暂稳态（1）。
（3）电容C充电，电路由暂稳态（1）自动返回到稳态（0） 在暂稳态期间，VDD经R、门G1的饱和导通管TN1的漏极和
源极到地对C充电，使uI2上升。当uI2上升到G2的开启电压UTH时， 电路又产生以下正反馈过程：
脉冲宽度tw仍从第一次触发 的基础上再展宽tw。
开始计因算此。，采用可重复触发单稳态触发器时能比较方便地得
20到20/1持0/3续时间更长的输出脉冲宽度。
18
3. TTL集成单稳态触发器电路74121的功能及其应用
用阻触入R上发i端n升输t7(4约沿12为触1是2发k一Ω，种)又。不可可采重用复下触降发沿的触单发外稳，接件态其定引触内时脚发部元器还，设有它内定既部时可电电采
2020/10/3
12
2. 工作原理
使电路迅速由暂稳态（1）返回到稳态（0），即uO1=1、uO= 0 。
从暂稳态自动返回稳态之后，电容C将通过电阻R放电， 使电容上的电压恢复到稳态时的初始值（0）。
总之，外加信号为0时，电路为稳态0； 外加信号跳变开启电压时，触发单稳电路翻转为1； 输出为1时，电容充电，充到开启电压时，电路回到0； 电容器放电，电路恢复为初态。
第8章 脉冲波形的变换与产生
§8.0 复习及预备知识
一、CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性
二、CMOS反相器的工作原理
三、常用脉冲波形及参数
四、RC电路的应用
五、获得脉冲波形的方法及电路种类
2020/10/3
1
一、 CMOS反相器的电压传输特性和电流传输特性
AB段：截止区 iD为0
BC段：转折区 阈值电压UTH≈VDD/2 转折区中点的电流最大
图8.1.1′CMOS门电路构成的微分型单稳态触发器
2. 工作原理
暂稳态是靠RC电路的充放电过程来维持的。
（1）初态时，uI为0；此时接通电源， uI2=VDD，uO=0， 使uO1＝VDD。电路处于稳态（0）
（2）uI正跳变为1（由微分电路产生正的窄脉冲且升到阈值UTH）时, uO1负跳变为0，因电容器C两端的电压不能突变，G2的输入信号 也随之为0，于是uO正跳变为1；uO的正跳变反馈到G1输入端，产 生以下正反馈过程：
1. 输入脉冲触发方式
上升沿触发 下降沿触发
2020/10/3
17
2. 不可重复触发型与可重复触发型
图（a）为不可重复型触
图（b）为可重复触发型单
发单稳态触发器
稳态触发器
该电路在触发进入暂稳态
该电路在触发进入暂稳
期间如再次受到触发，对原 态期间如再次被触发，则输出
暂稳态时间没有影响，输出 脉冲宽度可在此前暂稳态时间
常数（通常放电时间常数远小于RC）。
2020/10/3
15
3. 主要参数
（3）最高工作频率fmax（或最小工作周期Tmin）
设触发信号的时间间隔为T，为了使单稳态触发器能够 正常工作，应当满足T＞tw +tre的条件，即Tmin= tw +tre。因此， 单稳态触发器的最高工作频率为
fmax = 1/ Tmin = 1/（tw +tre） 注意: 对输入触发脉冲宽度的要求
在使用微分型单稳态触发器时，输入触发脉冲uI的宽度tw1 应小于输出脉冲的宽度tw，即tw1＜tw，否则电路不能正常工作。
如出现tw1＞tw的情况时，可在触发信号源uI和G1输入端之间接 入一个RC微分电路，如图8.1.1所示。
2020/10/3
16
8.3.2 集成单稳态触发器
用集成门电路构成的单稳态触发器虽然电路简单，但输 出脉冲宽度的稳定性较差，调节范围小，而且触发方式单一。 因此实际应用中常采用集成单稳态触发器。
CD段：导通区
2020/10/3
2
二、 CMOS反相器的工作原理
UIL=0V
导通 UOH≈VDD
UIH= VDD
截止
2020/10/3
截止 UOL≈ 0V 导通
3
2. 积分电路
Байду номын сангаас
（b）如果满足积分电路的条件RC＞＞t w，则积分电路可将 矩形波变换为三角波。
（c）如果RC＜＜t w，即不满足积分电路的条件，则输出波 形uO的边沿比输入波形变差了。
稳态翻转到暂稳态。 ⑶ 在暂稳态维持一段时间后，将自动返回稳
态，暂稳态维持时间的长短取决于电路本 身的参数，与外加触发信号无关。 例：楼道的路灯 。
2020/10/3
9
8.1.1 用CMOS门电路构成的单稳态触发器
1. 电路组成的思路 通常，为了保证电路能够正常工作（整形或变换），输入
触发脉冲uI的宽度tw1应小于输出脉冲u0的宽度tw，即tw1＜tw。 因此，单稳态触发器中各门电路的输入端都接有微分电路 （CR电路 ），故该电路又被称为微分型单稳态触发器。 也有如图8.1.1所示。如果已 满足tw1＜tw这一条件，则信 号源到第一个门电路输入端 的微分电路可以省去，如下 图所示。两种电路的工作原 理基本一样。
2020/10/3
6
五、获得脉冲波形的方法及电路种类
（ 一）获得脉冲波形的方法
1．利用振荡电路产生脉冲波形。
（如多谐振荡器、石英晶体振荡器等）
2．通过变换和整形电路对已有其它波形 进行整形 和变换，从而输出脉冲波形。
（如单稳态触发器、施密特触发器等）
2020/10/3
7
（二）常用脉冲波形的产生与变换电路