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脉冲信号的产生与整形 PPT

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脉冲波形的产生和整形电路

脉冲波形的产生和整形电路

脉冲波形发生器与整形电路
2.3.2 RC电路的零状态响应
动态元件的初始储能为零的状态叫零状态。零状态的
电路由外施激励引起的响应，称为零状态响应。外施激励
可以是恒定的电压或电流，也可以是变化的电压或电流。
这里只讨论直流激励引起的响应。
脉冲波形发生器与整形电路
图2.13（a）所示电路，开关S原来与“1”闭合已久，
其电压uC从0按指数规律上升到稳态值US；而电阻电压则 从0跃变到最大值US后，按指数规律衰减到0；电路中的电 流也是从0跃变到最大值 后按指数规律衰减到0。电压、
电流变化的快慢仍然取决于电路的时间U常S 数τ的大小。
R
脉冲波形发生器与整形电路
τ越大，uC上升越慢，暂态过程越长；反之，τ越小， uC上升越快，暂态过程越短。
脉冲波形发生器与整形电路
RC称为电路的时间常数，单位是秒 （s），用τ来表示，即τ=RC。
引入时间常数τ后，电压、电流的响应可 分别写成
t
uC U 0e (t≥0)
i
U0
t
e
R
(t≥0)
脉冲波形发生器与整形电路
uC衰减的快慢只与电路的时间常数τ有关，与初始储能
无关。图2.11示出了电容C在三个不同时间常数的放电电路
图2.10 RC电路的零输入响应曲线
2.时间常数
脉冲波形发生器与整形电路
从uC和i的表达式可以看出它们衰减的快慢取决于指数
中 的大小，也就是取决于1电路参数R和C的乘积，RC越
大，衰减越慢，过渡过程持RC续的时间越长；反之，RC值越
小，衰减越快，过渡过程持续的时间越短。因此，电容电
压和电流衰减的快慢，取决于电路中电阻R和电容C的乘积。

杨志忠数电(第3版)7-脉冲信号的产生与整形-课件

杨志忠数电(第3版)7-脉冲信号的产生与整形-课件

VDD
1 3
V
DD
1
2 3
VDD
1 3
VDD
1
0 导通 1 截止 不变 不变
第 7 章 脉冲产生与整形电路
返回首页
7.3 施密特触发器
主要要求：
理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。 了解用 555 定时器构成施密特触发器的方法。 理解施密特触发器的典型应用。
第 7 章 脉冲产生与整形电路
返回首页
态不变，输出 uO保持低电平 UOL不变。
当输入电压下降到
，比较器 C1 和 C2 输出
uI ≤ 31VDD时 R =0、S =1，
触发器置 1 ， Q = 1，输出 uO 由低电平
t U发O器L 跃的到负高向电阈平值电UO压H。U所T- =以31，V施DD密。特触
t
第 7 章 脉冲产生与整形电路
TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555，双定时 器的为 556；CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555，双 定时器的为 7556。它们的逻辑功能和外部引线排列完全 相同。
第 7 章 脉冲产生与整形电路
返回首页
555 定时器的电路结构与符号
构成电阻分 压器，为比较器 C1、C2 提供两个基 准电压:
一、脉冲波形的主要参数
返回首页
tW
Um
tr
tf
T
脉 冲 幅 度 Um：脉冲电压变化的最大值
脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间
脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间
脉 冲 宽 度 tW ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间

脉冲信号的产生与整形

脉冲信号的产生与整形
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC

《脉冲信号》PPT课件

《脉冲信号》PPT课件
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6.1 概述
数字电路中的信号大多数是矩形脉冲信号。将在较短时间间 隔内作用于电路的电压或电流信号，称为脉冲信号。这个时 间间隔可以和电路过渡过程持续时间〔3τ～5τ〕相比较。
0.1 Vm
tr
Vm
tf T
为衡量实际矩形脉冲信号的优劣，经常使用以下参数对其进展描 述。
1.脉冲幅度 2.上升时间〔Rise Time〕 3.下降时间〔Fall Time〕 4.脉冲宽度 5.脉冲周期T 6.脉宽比，也称为占空比。
数字电路中，获得矩形脉冲信号的方法主要有两种：一种是 利用各种形式的多谐振荡电路，直接产生所需要的周期性矩形脉 冲信号；另一种是利用脉冲信号的变换电路，将现有的脉冲信号 变换成所需要的矩形脉冲信号。在这种方法中，电路本身不产生 脉冲信号，而仅仅起脉冲波形的变换作用。
(a)
(b)
74121功能表
输入
输出
A1
A2
B
Q
Q
0
×
1
0
1
×
0
1
0
1
××
0
0
1
1
1
×
0
1
1
↓
1
↓
1
1
↓
↓
1
0
×
↑
×
0
↑
该电路触发方式可以概括为以下三种：
①在A1或A2端使用触发脉冲信号的下降沿触发。此时，另外两

数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件

数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件

v I' vO1 vO __________________ |
于是电路的状态迅速转换为 vO VOH VDD 。
' 由此可知，输入信号 v I 上升的过程中电路的状态发生转换是在 vI VTH 时，把此 时对应的输入电压值称为上限阈值电压，用 VT 表示。
1
使 v O1 迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能跃变，所以v I2 也同时跳变到低电平，并 使 vO 跳变为高电平，电路进入暂稳态。这时即使 vd 回到低电平， vO 的高电平仍将维持。 与此同时，电容C开始充电。
③暂稳态维持一段时间后自行回到稳态。随着充电过程的进行， v I2 逐渐上升，当上升到 略高于 VTH 时，又引发另外一个正反馈过程
根据以上分析，电路中各点电压波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W RC ln VDD 0 RC ln 2 0.69RC VDD VTH
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL VDD
微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在 v I 的脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况 下，电路仍能正常工作，但是输出脉冲的下降沿较差。
根据以上分析，电路中各点电压的波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W ( R RO )C ln
VOH VOL VTH VOL
式中RO 为反相器 G 1 输出为低电平时的输出电阻。
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL
积分型单稳态触发器的优点是抗干扰能力较强。它的缺点是输出波形的边沿比较差。 此外，积分型单稳态触发器必须在触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度时才能正常工作。

脉冲的产生与变换教学课件

脉冲的产生与变换教学课件
处理高速、高频率的脉冲信号。
基于DSP的脉冲产生与变换
要点一
总结词
要点二
详细描述
数字信号处理能力强
DSP（数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的 微处理器，具有强大的数字信号处理能力和高速的运算速 度。基于DSP的脉冲产生与变换，可以利用DSP的运算模 块和数字滤波器，对脉冲信号进行各种数字信号处理，如 滤波、调制和解调等。由于DSP的数字信号处理能力强， 因此这种方案适合于对脉冲信号进行复杂的数字信号处理 。
脉冲调制的变换是指通过改变脉冲的 幅度、宽度、相位等参数，将信息加 载到脉冲信号上的一种技术。
脉冲调制的变换方法包括脉幅调制、 脉宽调制、脉码调制等，广泛应用于 雷达、通信、测量等领域。
脉冲放大的变换
脉冲放大的变换是指通过放大脉冲信号的幅度，提高其能量 的一种技术。
脉冲放大的变换方法包括线性放大和开关放大等，广泛应用 于雷达发射机、激光器等领域。
利用可编程逻辑器件，如FPGA、CPLD等，通过编程配置内部逻辑资源来产生数 字脉冲。
模拟脉冲的产生
模拟电路
利用模拟电子元件，如电阻、电容、 电感等，通过模拟电路设计实现模拟 脉冲的产生。
波形合成
利用波形合成技术，通过模拟信号发 生器或波形合成器来产生模拟脉冲信 号。
03
脉冲的变换技术
脉冲调制的变换
脉冲整形的变换
脉冲整形的变换是指通过改变脉冲的形状，改善其波形质 量的一种技术。
脉冲整形的变换方法包括滤波整形、限幅整形、微分整形 等，广泛应用于信号处理、雷达、通信等领域。
脉冲多相制的变换
脉冲多相制的变换是指通过将多个不同相位或相位的脉冲信号合成在一起，形成 一种新的脉冲信号的一种技术。

脉冲的基本概念PPT课件

脉冲的基本概念PPT课件
（2）电路的时间常数 应远大于输入的矩形波脉冲宽度tw， 即 tw 。
14.2 RC 波形变换电路
2．工作原理 （1）在 t = t1 时刻， vI 由 0 跳 变为 Vm ，由于电容电压 vC 不能突 变，此时 vC = 0，故 vO = vC = 0 。 （2）在 t1 ~ t2 期间，输入电 压 vI 保持 Vm 不变，电容 C 被充电， vC 按指数规律上升。因为电路时
14.1 脉冲的基本概念
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
14.1 脉冲的基本概念
2．现象和结论
（1）开关 S 闭合时，R2 短接，输出电压 vO = 0。
（2）t1 时，开关 S 断开， 则输出电压
（2）第二暂态
vOvA'1
vA’ 1 使 G1 开， vB = 0 ， vD 1，C 反充电，vE↑，vF 到 达 G3 开门电平，G3 开。
（3）返回第一暂态
vO = 0 。
3．环形振荡器的振荡周期 T T 2.2 RC
14.3 多谐振荡器
14.3.3 石英晶体多谐振荡器
（1）电路符号
（2）电抗特性
14.3 多谐振荡器
与非门基本多谐振荡器
1．电路组成
2．工作原理 （1）第一暂态 电路对称 差异的必然存在，导致正反馈 过程发生，形成第一稳态。正 反馈过程如下：假设与非门 G2 的输出电压 VO2 高一些。 v O 2 C 2 耦 v I G 1 1 作 合 v O 用 C 1 耦 1 v I 2 合 G 2 作 v O 2 用
间常数 很大，所以充电速度缓慢，
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UTH O
工作波形 t
输出波形 t
t
t
(二)对称多谐振荡器
uO2
工作波形
UOH
RF1
RF2
UOL
uI1
G1
G2
C1
uO1 uI2
uO2
uO
O uI2 UTH
t
O
t
C2
uO1
振荡周期的估算
UOH
取
RF1 = RF2 = RF，C1 = C2 = C， UTH = 1.4 V，UOH = 3.6 V，
施密特触发器常用的非有矩施主形密要脉特用冲触以变发将换器缓成和慢陡单变峭稳化的态或矩触快形发速脉器变冲。化的
单稳态触发器
主要用以将宽度不符合要求的脉 冲变换成符合要求的矩形脉冲。
脉冲信号产生与 整形电路的实现
用门电路构成。 用专用的集成电路。 用 555 定时器构成。
是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容 元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多 谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。
G
uO
(二)对称多谐振荡器
uO2
合理取值，使 G1、G2 门工 作在电压传输特性的转折区，使
两个反相器都工作于放大状态。
UOH UOL
O uI2
RF1
RF2
uI1
G1
G2 C1
uO1 uI2
uO2 uO
UTH
O uO1 UOH
C2 形成正反馈回路 通过 RC 电路的充放电作用自
UOL O uI1
动控制 uI1、uI2 波形的变化，从而 控制 G1、G2 门交替开通和关闭， 使电路输出周期性的矩形脉冲。
四、单稳态触发器 monostable flip-flop
(一)工作特点与电路符号
工
有一个稳态和一个暂稳态。无外触发脉冲
作
输入时，电路处于稳态；在外触发脉冲作用下， 电路将从稳态翻转到暂稳态，经一段时间后，
特 电路又自动返回到原来的稳态。
点
暂稳态时间长短取决于电路本 身的参数，与外加触发脉冲无关。
t
三、多谐振荡器 Astable Multivibrator
(一)多谐振荡器的工作特点和符号
即距形脉冲产生电路，由于距形脉冲中 工作含特有点丰富(的1)谐不波需分输量入，信故号常。称多谐振荡器。
(2)无稳定状态，只有两个暂稳态。
通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替， 从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。
uO
电路又充电。
UOH
UOL O
振荡频率与充放电t 路元便件电产在到值容生到达R如了C达C、U充此振放TCU-电周荡T电及之+ ，之而，前V使前复输D使Duuu始出、OuCOC=地周U上=下UT充期U升+降O、OL电性，。H，U。和矩T在-放形有电波关，。。电
(四)石英晶体多谐振荡器
振荡频率稳定
RF
当 uC 上升到 UT+ 时，施密特触
UuCC
发器状态翻转，uO 跃变为低电平 UOL。
E析NUU时OT=TE省+-1N略时=它，0。时不，影u响O振= 荡1t，器多电这阻翻谐路时转R振O工，当C荡放作u经u器O电C，重R下不，下新和降工使面跃施到作u分变密C；U下为特T-降高触时。电发，平器触的U发O输器H，出又电
施密特触发 器工作特点
(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3)有两个稳态。
(二)施密特触发器应用举例
波形变换 uI UT+ UT-
O uO UOH
UOL O
将三角波、正弦波和其它 不规则信号变换成矩形脉冲。
uI > UT+ 后，uO = UOL, 只有当 uI下降到经过 UT时，uO 才会发生跃变。
脉冲信号的产生与整 形
概述 555 定时器及其应用 本章小结
7.1 概 述
主要要求：
了解脉冲信号产生与整形的方法。 了解多谐振荡器的常用电路及其工作原理。 了解施密特触发器和单稳态触发器的逻辑 功能、工作特点和典型应用。
一、脉冲信号产生与整形的方法
获取脉冲信 号的方法
用多谐振荡器直接产生。 用整形电路对已有波形进行整形、变换。
单可 稳重 输复 出触
uO 时，输出为稳态。
tW
tW
暂稳态期间能再 次触发。其输出脉宽 将在原暂稳态时间基 础上再展宽 tW 。
t uI < UT-后，uO = UOH只
有当 uI 上升到经过 UT+时， uO 才会发生跃变。
t
脉冲整形
uI UT+ UT-
O uO
将受到干扰的或不符合边沿要求 的信号整形成较好的矩形脉冲。
t
O
t
脉冲幅度鉴别
uI UT+ UT-
O uO UOH
UOL O
鉴别并取出幅度 大于 UT+ 的脉冲。 t
触发器。
uI
输
入
暂稳态期间
单
波 形
不能再次触发。
稳
下O面通过工作波形的分析来说t 明可
工 作 波 形 举 例
单 稳 输 出 波 形
不可重重区复别触。uO发型和不可重复触发型触时发，器触输的出发翻脉转冲为到暂来
复
tW
tW
稳态，经暂稳态持
触
发 型
O
续时间 tW 后重新自 外触发脉冲未来 动t回到稳态。
不
暂稳态期间如再次被触发，对原暂稳时
可 间无影响，输出脉冲宽度 tW 仍从第一次触发
单 重 开始计算。
稳
复 触
1
态 发 uI
限定符号“1 ” uO 表示不可重复触发型单稳
触型
态触发器。
发可
暂稳态期间如再次被触发，输出脉冲宽
器
重 复
度可在此前暂稳态时间的基础上再展宽 tW 。
触 发 uI 型
限定符号“ ”表 uO 示可重复触发型单稳态
通常取 5 ~ 10 M，使 G1 门工作在电压传输特性的转折
G1
G2
区，使 G1 门放大工作。
uO
采用 CMOS 门
改善输出波形的前沿和后
沿，使输出较理想矩形波。
C1
C2
并联石英晶体多谐振荡器
振荡频率 晶体频率
振荡产生电路 选频和形成正反馈。
调节 C1 可微调振荡频率； 调节
UOL = 0.3 V
则可输出占空比 50% 的矩形波。 UTH
T = 2tW 1.4 RFC
O
t
脉冲宽度
(三)施密特触发器组成的多谐振荡器
R
工作原理
uuCC≥≤EUUNTT++-0 uC- C
充充电电 UUUuOOOOHHL
设电容初始电压 uC(0) = 0。则接 通电源后 uO 输出高电平 UOH，输出端 通过 R 向电容 C 充电，使 uC 升高。
二、施密特触发器
Schmitt Trigger
(一)施密特触发器的特性和符号
uO UOH
UOL
O
UT-
负向阈值电压
时使，输经出当经出过发u过发当生IU从U生T跃Tu大+跃-I处变处从减变才。才小小。u能能增I 使大输时，
uO
UT+
uI
正向阈值电压
具有施密特特 性的与非门符号
回差电压 UT = UT+ - UT-