脉冲波形的产生与整形
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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。
数字电子技术脉冲波形的产生和整形数字电子技术在现代电子领域中扮演着重要的角色。
脉冲波形的产生和整形是数字电子技术中的一项基础技术,它在数字信号处理、通信系统、计算机科学等领域中得到广泛应用。
本文将探讨数字电子技术脉冲波形的产生和整形的原理、方法以及应用。
一、数字电子技术脉冲波形的产生原理数字电子技术脉冲波形的产生基于逻辑门电路的输出状态变化。
逻辑门电路由多个逻辑门组成,逻辑门的输入和输出可以是0或1。
通过逻辑门的组合和控制,可以产生各种复杂的波形。
例如,当使用非门电路时,其输出与输入相反。
如果输入为0,则输出为1;如果输入为1,则输出为0。
通过在非门电路后面串联非门电路,可以得到一个稳定的高电平或低电平信号。
通过适当的时钟控制和信号切换,可以产生各种脉冲波形。
二、数字电子技术脉冲波形的整形方法1. 单稳态整形电路单稳态整形电路可将输入的窄脉冲波形整形为较宽的方波信号,以确保输入脉冲的稳定性和准确性。
单稳态整形电路的核心是单稳态多谐振器,其通过一个触发器和适当的电容电阻网络实现。
输入脉冲触发触发器,逐渐充放电电容,最终输出一个较宽的方波脉冲。
2. 升降沿整形电路升降沿整形电路能够将输入脉冲波形的上升沿和下降沿进行整形,使其变得更为陡峭和准确。
升降沿整形电路由施密特触发器、比较器和延时电路等组成。
在输入脉冲波形的上升或下降沿触发触发器,输出经过比较器和延时电路后得到整形后的脉冲波形。
三、数字电子技术脉冲波形的应用1. 数字信号处理数字信号处理是数字电子技术的重要应用领域之一。
脉冲波形的产生和整形技术在数字信号处理中起到至关重要的作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形,可以实现信号滤波、频率分析、解调等功能。
2. 通信系统在通信系统中,数字电子技术脉冲波形的产生和整形对信号的传输和接收起着重要作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形,可以实现数据的编码、解码、调制和解调等功能,提高信号传输的可靠性和效率。
3. 计算机科学在计算机科学领域,数字电子技术脉冲波形的产生和整形广泛应用于时序控制、时钟信号生成、数据同步等方面。