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第六章脉冲信号产生与转换

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第六章(模拟信号数字传输)习题与答案

第六章(模拟信号数字传输)习题与答案


635<512+32x4=640 c6=0
635<512+32x2=576 c7=1
635<512+32x3=608 c8=1
编码器输出码组为 11100011 量化输出为+608 个量化单位；量化误差为 635-608=27 个量化单位。 2）除极性码外的 7 为非线性码组为 1100011，相对应的 11 为均匀码为 0100110000。
【题 6－2】设输入抽样器的信号为门函数 G (t) ，宽度 200ms ，若忽略其频谱 的第 10 个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。 【答案 6－2】
门函数 G (t) 的宽度 200ms ，其第一个零点频率 f1 1 50Hz ，其余零 点之间间隔都是 1 ，所以第 10 个零点频率为 fm 10 f1 500Hz 。忽略第 10 个 零点以外的频率分量，门函数的最高频率是 500Hz 。由抽样定理，可知最小抽样 速率 fs 2 fm 1000Hz 。
2）对应均匀量化 11 位码：00001011100。
【题 6－8】信号 m(t) M sin 2 f0t 进行简单增量调制，若台阶 和抽样频率选择
得既保证不过载，又保证不致因信号振幅太小而使增量调制器不能正常编码，试
证明此时要求 fs f0 。 【答案 6－8】
要保证增量调制不过载，则要求
因为
2）若抽样后信号按 128 级量化，PCM 二进制基带信号第一零点频宽又为多
少？
【答案 6－10】
1）抽样后信号按 8 级量化，由于 N=log2M=log28=3，说明每个抽样值要编 3
位二进制码。此时每比特宽度为 Tb
T 3
1 3 fs
，因为占空比位
第6章 555定时器

第6章 555定时器


T T1 q= 1 = T T1 + T2 0.7 R1C = 0.7 R1C + 0.7 R2 C = R1 R1 + R2
vI1 vC
C
3 6 555 2 1 5 0.01µF C1
vO
v I2
二． 石英晶体多谐振荡器
问题: 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容C充 问题 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容 充、放电过 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。一般在对振荡器频率稳 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法， 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法，就是 利用石英谐振器—简称石英晶体或晶体 构成石英晶体多谐振荡器。 简称石英晶体或晶体， 利用石英谐振器 简称石英晶体或晶体，构成石英晶体多谐振荡器。 1.石英晶体的选频特性 石英晶体的选频特性
+ C - 1
5 kΩ Ω
R
vo
G
R2 (2)
+
5 kΩ Ω
S
C2
&
&
1
(7)
T
C
(1)
(三) 振荡频率的估算 三
用三要素法计算） （1）电容充电时间 1：（用三要素法计算） ）电容充电时间T
vc (t ) = vc (∞) − [vc (∞) − vc (0)]e
vC (∞) − vC (0 + ) VCC − VCC T1 = τ 1 ln 3 vC (∞) − vC (T1 ) = τ 1 ln 2
G 1
(3)
vO
vI2 vO
,
第6章-555定时器

第6章-555定时器


第二节 集成555定时器
一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ的电阻组
成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
（3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
便的调节tW。
（2）恢复时间tre
vI
tre=（3～5）τ2 （3）最高工作频率fmax
4．利用施密特触发器构成多谐振荡器
R
R
VCC
1
vI
vo
8 47
C
6
3
2 555 5
C
1
0.01 F
二.单稳态触发器
特点: 1.有一个稳态和一个暂稳态； 2.在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态； 3.暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
（一）由555定时器构成的单稳态触发器
1. 电路组成及工作原理
7
vO 2
vI1 6
vI
v I2 2 55 5 3
vO1
1
R、VCC2构成另一输出端 vo2，其高电平可以通过 改变VCC2进行调节。
V C C（ 8 ） R D（ 4 ）
（ 5） 5kΩ
vI
v IC v I1
＋ －C 1
R
&
（ 6） 5kΩ
v I2 （ 2）
－ ＋C 2
S
&
vO 5kΩ
（ 7）
T
f 1 1.43 T (R12R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1R2 T R12R2
电力电子技术第四版课后题答案第六章

电力电子技术第四版课后题答案第六章

答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。
三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。
三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、- Ud。
答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。
对于三相PWM逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。
9．什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
第6章 PWM控制技术
1．试说明PWM控制的基本原理。
答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理
当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。
此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
5．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？
数电-带答案

数电-带答案

第一章 逻辑代数基础 例题1.与(10000111)BCD 相等的十进制数是87， 二进制数是1010111 十六进制数是57，2.AB+CD=0（约束项）求 的最简与或表达式。

解：D C A C B A Z +=，见图1-1， 得3.若F(A,B,C,D)=∑m(0,1,2,3,4,7,15）的函数可化简为： 则可能存在的约束项为（ 3 ）。

见图1-21．逻辑函数式Y A B C D =++（）的反演式为 D C B A + 2. 在下列不同进制的数中，数值最大的数是（ D ）1051A.（） .101010B 2（） 163E C.（） D.（01011001）8421BCD 码 3、用卡诺图化简下式为最简与或式。

D C B A ++ Y(A,B,C,D)= ∑m(0,2,4,5,6,8,9)+ ∑d(10,11,12,13,14,15) 4.已知F ABC CD =+选出下列可以肯定使F=0的情况（ D )A. A=0，BC=1B. B=C=1C. D=0，C=1D. BC=1，D=1 5、是8421BCD 码的是（ B ）。

A 、1010 B C 、1100 D 、11016、欲对全班43个学生以二进制代码编码表示，最少需要二进制码的位数是（ B ）。

A 、5B 、6C 、8D 、437、逻辑函数F(A,B,C) = AB+B C+C A 的最小项标准式为（ D ）。

A 、F(A,B,C)=∑m(0,2,4)B 、F(A,B,C)=∑m(1,5,6,7)C 、F(A,B,C)=∑m (0,2,3,4)D 、F(A,B,C)=∑m(3,4,6,7)Z A BC A B AC D =++Z Z AC AC =+()B C D C D ++1..2..3..4..AC A DA C AB A D A B A B B C++++8、用代数法化简下式为最简与或式。

A+CC B BC C B A BCD A A F ++++=判断题1.若两个函数具有不同的真值表，则两个逻辑函数必然不相等。

脉冲信号产生原理

脉冲信号产生原理

脉冲信号产生原理
脉冲信号产生原理是指通过特定的电路或装置，将连续信号转换为离散的、短暂的脉冲信号的过程。

一种常见的脉冲信号产生原理是基于定时器的工作原理。

定时器是一种能够周期性产生脉冲信号的集成电路。

它由一个稳定的振荡器、计数器和比较器组成。

具体产生脉冲信号的过程如下：
1. 振荡器产生一个稳定的频率信号。

这个频率可以根据需要设置，一般在几十赫兹到几百千赫兹之间。

2. 振荡器的输出信号经过分频电路后输入到计数器中。

3. 计数器会对输入的信号进行计数，并根据预设的计数值触发比较器。

4. 当计数器的计数值达到或超过比较器预设的值时，比较器会将输出状态改变，从而产生一个脉冲信号。

5. 这个脉冲信号的宽度可以通过调整比较器的预设值或者使用电容等元件进行调节。

除了基于定时器的原理，脉冲信号还可以通过其他方法产生，如利用强电脉冲进行触发、利用微控制器的数字输出产生脉冲信号等。

每种方法都有各自适用的场景和应用。

脉冲信号在通信、测量、控制等领域中得到广泛应用。

它具有短暂、离散的特点，能够传输和处理高频率的信号。

在数字系统中，脉冲信号也被广泛应用于逻辑电路的设计和时序控制等方面。

第六章 脉冲的产生与原理及原理的应用

第六章 脉冲的产生与原理及原理的应用

2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 熟悉施密特触发器的构成。 (3) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。
第6章脉冲波形的产生与整形
3. 实训设备及元器件 (1) 实训设备： 双路直流稳压电源、信号发生器1台、双踪示 波器1台、面包板1块、单股导线若干、万用表(数字表、指针表 各1块)。 (2) 实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块 NE555。 4. 测试内容 1) 测试电路 测试电路如图6.9所示。 2) 测试步骤 (1) 按图6.9所示接好电路，在输入端接入信号发生器，并用 示波器分别观测输入端和输出端的波形
1. 实训任务 (1) 用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。 (2) 分析和仿真555定时器的逻辑功能。 (3) 记录并比较测试结果。 2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。 3. 实训设备及元器件 (1)实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万 用表(数字表、指针表各1块)。 (2)实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块NE555。
第6章脉冲波形的产生与整形
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，它主要由3个电阻
R组成的分压器、两个高精度电压比较器C1和C2、一个基本RS
触发器、一个作为放电的三极管VT及输出驱动G3组成。
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.1 NE555集成定时器内部电路
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.2所示为555定时器的逻辑符号 和引脚排列。
t RC ln uC () uC (0) uC () UD
(6-2)
第6章脉冲波形的产生与整形
脉冲发生电路

脉冲发生电路

0
32VCC 31VCC
R2C ln2
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q

R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH

RC ln C () C (0) C () C (tH )

RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
数字电子技术课后习题答案

数字电子技术课后习题答案


ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
HP RI/BIN
I0
0/ Z1 0 10 ≥1
I1
1/ Z1 1 11
I2
2/ Z1 2 12 18
YS
I3
3/ Z1 3 13
I4
4/ Z1 4 14
YEX
I5
5/ Z1 5 15
I6
6/ Z1 6 16
I7
7/ Z1 7 17
Y0
V18
Y1
ST
E N
Y2
(b)
74148
(a)引脚图;(b)逻辑符号
A
00 01 11 10
00
0
0
1
11
1
0
1
Y AB BC AC
由于存在AC 项，不存在相切的圈，故无冒险。
❖ 4.1在用或非门组成的基本RS触发器中，已知 输入SD 、RD的波形图如下，试画出输出Q, Q
第六章频响函数脉冲响应函数

第六章频响函数脉冲响应函数


分别作傅里叶变换
X () x(t)e jtdt (t)e jtdt 1
Y () y(t)e jtdt h(t)e jtdt
对于非周期输入信号x(t)，可将其利用傅立叶变换展 成一系列谐和分量之和。分别考虑各个谐和分量对系 统的作用结果，然后把它们叠加起来，就得到系统的 总响应。
y(t) H ()x0e jt
H(ω)又可写成复指数形式
H() H() e j
|H(ω)|表示复数H(ω)的模，φ表示其幅角。于是:
y(t)
y0e jt
y0e j e jt
y0 x0
e j x0e jt
y(t) H ()x0e jt
用复数H(ω)表示输出与输入的振幅比y0/x0和相位φ， 其模代表了振幅比，幅角即为输出与输入之间的相
y(t) Ae pt sin(qt )
p k m
c 2p 2 k
m
m
q 12 p c
2 km
两种初始条件分别为：
(1)当t≤0时，系统是静止的
y(0 ) y(0 ) 0
(2) 在t=0的邻域内，单位脉冲力δ(t)引起
位移与速度:
y(0 ) 0
y(0 )
1 m
y(t) Ae pt sin(qt )
t
y(t) x( ) h(t )d
该形式的积分称为卷积积分或杜哈美(Duhamel)积分
对于线性系统来说，该定理为最重要的输入—输出 关系式之一。这是卷积积分的第一种形式。
卷积积分的第二种形式
Y () H ()
H () h(t)e jtdt
H () h(t)e jtdt
说明频率响应函数是脉冲响应函数的傅里叶变换。
h(t) 1 H ()e jtd
第6.2课 (理解)计算机控制系统理论基础—脉冲传递函数

第6.2课 (理解)计算机控制系统理论基础—脉冲传递函数


6.4 Z变换和Z反变换
7 Z反变换的求解方法 幂级数展开法 部分分式法 反演积分法（留数法）
计算机控制系统理论基础
本章结构 • 6.1 概述 • 6.2 采样与采样定理 • 6.3 信号的恢复与保持 • 6.4 Z变换和Z反变换 • 6.5 脉冲传递函数
6.5 脉冲传递函数
1 定义 传递函数:在线性连续系统中，当初始值为零时，系统 输出信号的拉氏变换与输入信号的拉氏变换之比。 脉冲传递函数:在线性离散系统中，当初始值为零时，系 统离散输出信号的Z变换与离散输入信号的Z变换之比。 线性连续系统： R(s) Y(s)
s= p
i
例6-3 求解
解： L [sin = ωt ] 因为 L
−1
f (t ) = sin ωt
= s2 + ω 2
的Z变换
s ω ω s 1 1 + + + − 2j 2 2 2j 2j 2j = + s2 + ω 2 s + jω s − jω
ω
−
1 − j ( ± ωt ) s ± jω = e 1 1 1 ω 1 所以 = + F ( z ) z= − jωT −1 2 2 z 2 j 1 − e jωT z −1 s +ω 2 j 1− e z −1 sin ωT z −1 sin ωT = = 1 − e − jωT z −1 − e − jωT z −1 + z −2 1 − 2 z −1 cos ωT + z −2
x(t )
采样
x∗ (t )
由于只考虑连续时间函数在采样时刻时的采样值，因此，连续 时间函数 x(t )与离散时间函数 x∗ (t )具有相同的Z变换。即

脉冲记录分析仪课程设计

脉冲记录分析仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉冲记录分析仪的基本原理和功能。

2. 学生能掌握脉冲信号的分析和处理方法。

3. 学生能了解脉冲记录分析仪在不同领域的应用。

技能目标：1. 学生能正确操作脉冲记录分析仪，进行脉冲信号的采集、记录和分析。

2. 学生能运用所学知识解决实际问题，设计简单的脉冲信号分析实验。

3. 学生能通过实际操作，培养观察、分析和解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对物理实验产生兴趣，培养探究精神和创新意识。

2. 学生在小组合作中，学会倾听、沟通、协作，培养团队精神。

3. 学生认识到科学技术对社会发展的作用，增强学以致用的意识。

课程性质：本课程为物理实验课，结合课本理论知识，通过实际操作，培养学生对脉冲信号分析的兴趣和能力。

学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的物理基础，思维活跃，动手能力强，对新鲜事物充满好奇。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，引导他们通过实验探索物理规律，提高解决问题的能力。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 脉冲信号基本概念：脉冲信号的定义、特点和应用。

2. 脉冲记录分析仪的原理与结构：工作原理、主要部件及其功能。

3. 脉冲信号采集与记录：操作步骤、注意事项及数据处理。

4. 脉冲信号分析方法：时域分析、频域分析及其应用。

5. 脉冲记录分析仪在实际应用中的案例：通信、生物医学、工程测量等领域。

教材章节关联：1. 《物理》第十五章“电磁波”中关于脉冲信号的产生与传播。

2. 《物理实验》第六章“信号处理与分析”中关于脉冲信号处理的相关内容。

教学安排与进度：1. 第一课时：介绍脉冲信号基本概念，了解脉冲记录分析仪的原理与结构。

2. 第二课时：学习脉冲信号采集与记录方法，进行实际操作。

3. 第三课时：掌握脉冲信号分析方法，分析实际案例。

4. 第四课时：小组讨论，总结所学内容，展示学习成果。

计算机组成原理第六章


指令周期的基本概念
节拍的宽度取决于CPU完成一次基本的微操作的时 间，如：ALU完成一次正确的运算，寄存器间的一 次数据传送等。
不同的指令，可能包含不同数目的机器周期。 一个机器周期中，包含若干个时钟周期（节拍脉冲
或T脉冲）。 CPU周期规定，不同的计算机中规定不同
2. 每条指令的指令周期不同
➢译码器经过对指令进行分析和解释，产生相应的控 制信号提供给时序控制信号形成部件。
机器周期、工作节拍、脉冲及启停控制线路
➢由脉冲源产生一定频率的脉冲信号作为整个机器的 时钟脉冲
时序控制信号形成部件
➢时序控制信号形成部件又称微操作信号发生器，真 正控制各部件工作的微操作信号是由指令部件提供 的操作信号、时序部件提供的时序信号、被控制功 能部件所反馈的状态及条件综合形成的。
2. 微操作：是微命令的操作过程。
– 微命令和微操作是一一对应的。 – 微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。 – 微操作是执行部件中最基本的操作。
由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容的和互斥：
1. 互斥的微操作，是指不能同时或不能在同一个节拍内并行执行的 微操作。可以编码
2. 相容的微操作，是指能够同时或在同一个节拍内并行执行的微操 作。必须各占一位
联合控制方式
– 大部分指令在固定的周期内完成，少数难以确定的操作采 用异步方式
– 机器周期的节拍脉冲固定，但是各指令的机器周期数不固 定（微程序控制器采用）
微程序控制原理
1. 微命令：控制部件向执行部件发出的各种控制命令叫作 微命令，它是构成控制序列的最小单位。
– 例如：打开或关闭某个控制门的电位信号、某个寄存器的打入脉 冲等。
读写时序信号的译码逻辑表达式

脉冲信号分解

脉冲信号分解脉冲信号是一种特殊的信号形式，它在通信和电子领域中起着重要的作用。

在本文中，我们将通过分解脉冲信号的不同方面来探讨其特点和应用。

一、脉冲信号的定义和特点脉冲信号是一种短暂的、高幅度的信号波形，通常由突然变化的电流或电压引起。

脉冲信号的特点是时间短暂、幅度大、频率高、周期性弱或不可见。

在通信中，脉冲信号常被用于传输数字信息，如脉冲编码调制（PCM）。

二、脉冲信号的产生原理脉冲信号的产生可以通过多种方式实现，如电压脉冲发生器、电流脉冲发生器、激光脉冲发生器等。

这些发生器通过改变电流或电压的波形来产生脉冲信号。

三、脉冲信号的应用领域1. 通信领域：脉冲信号在通信中起着重要的作用。

例如，脉冲编码调制（PCM）是一种通过脉冲信号传输数字信息的方法。

脉冲信号还可以用于雷达和无线电通信等领域。

2. 医学领域：脉冲信号在医学中被广泛应用。

例如，心电图记录的就是心脏脉冲信号的变化情况，可以用于诊断心脏病。

另外，脉冲信号还可以用于血压测量和脑电图等医学检测。

3. 工业领域：脉冲信号在工业控制中也有重要应用。

例如，脉冲信号可以用于控制电机的转速和位置，实现精确的控制。

4. 科学研究领域：脉冲信号在科学研究中也有广泛应用。

例如，脉冲信号可以用于观测和研究原子和分子的行为，还可以用于测量粒子加速器中的粒子束。

四、脉冲信号的优点和局限性脉冲信号具有以下优点：1. 高幅度：脉冲信号的幅度较大，可以提高信号传输的可靠性和抗干扰能力。

2. 高速率：脉冲信号的频率较高，可以传输更多的信息。

3. 短时间：脉冲信号的时间短暂，可以减少信号传输的时间延迟。

然而，脉冲信号也有一些局限性：1. 带宽限制：脉冲信号的高频成分较多，需要较宽的带宽来传输。

2. 传输距离限制：脉冲信号的能量衰减较快，传输距离较短。

3. 产生和处理困难：脉冲信号的产生和处理需要特殊的电路和设备，成本较高。

脉冲信号作为一种特殊的信号形式，在通信和电子领域中具有重要的应用价值。

第六章 PWM控制技术

8
6.2.1
计算法和调制法
V1 C U N'
Ud 2
双极性PWM控制方式（三相桥逆变） 控制方式 三相桥逆变） 双极性
Ud 2
+
VD1 V3 V
VD 3 V5 VD6 W V2
VD 5 N VD 2
+
C
V4 VD4 V 6
u rU u rV u rW uc
调制 电路
图6-7 三相桥式PWM型逆变电路
u
PWM控制技术 控制技术 重要理论基础
• 如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
O
u
> ωt
面积等效原理
O
> ωt
3
6.1
PWM控制的基本原理 PWM控制的基本原理
Ud O -U d
• 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM 波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：
ωt
• 根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的 PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
21
10
20
30
40 f r /Hz
50
60
70
80
图6-11 分段同步调制 方式举例
15
6.2.3
规则采样法
Tc u uc A D B O tA tD tB t ur
自然采样法： 自然采样法： 按照SPWM控制的基本原理 按照 控制的基本原理 产生的PWM波的方法 波的方法，其求解 产生的 波的方法 复杂，难以在实时控制中在线计 算，工程应用不多 规则采样法特点 工程实用方法，效果接近自 然采样法，计算量小得多
6.2.2
异步调制和同步调制
2. 同步调制 ——载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时 使载波与信号波保持同步，即N等于常数。

脉冲信号的产生和变换


整形
通过比较器和触发器等元件将不规则的脉冲信号整形为规则 的脉冲波。
脉冲信号的调制与解调
调制
将低频信息信号调制到脉冲信号上， 实现信息的传输和加载。
解调
从调制后的脉冲信号中提取出低频信 息信号，完成信息的解调和恢复。
04
脉冲信号的应用
在通信领域的应用
数字通信
脉冲信号用于数字通信中，以表示二进制信息，如0和1。通过不同的脉冲形状 和持续时间，可以有效地传输数据。
雷达和声呐
在雷达和声呐系统中，脉冲信号用于探测目标并获取距离、速度和角度等数据。
在测量领域的应用
时间测量
脉冲信号可以用于精确测量时间间隔，例如在计时器和原子钟中。
长度和距离测量
通过测量脉冲信号传播的时间，可以计算长度和距离，这种方法在激光测距和 GPS定位中非常有用。
在控制领域的应用
电机控制
在电机控制系统中，脉冲信号用于控 制电机的旋转速度和方向。通过改变 脉冲的频率或持续时间，可以实现精 确的速度和位置控制。
缩小
通过衰减器将脉冲信号的幅度减 小，使其满足特定应用需求。
脉冲信号的延迟与提前
延迟
通过延迟线或存储元件使脉冲信号在时间上滞后，实现信号的时 序控制。
提前
通过提前器或触发器使脉冲信号在时间上提前，满足快速响应或 同步要求。
脉冲信号的滤波与整形
滤波
通过滤波器滤除脉冲信号中的噪声和干扰，提高信号质量。
脉冲信号的产生和变换
目
CONTENCT
录
• 引言 • 脉冲信号的产生 • 脉冲信号的变换 • 脉冲信号的应用 • 结论
01
引言
目的和背景
研究脉冲信号的产生和变换在通信、控制、测量等领域具有重要 意义。

数字电子技术基础 第四版 课后答案6

第六章 脉冲波形的产生和整形[题] 用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。

[解] 不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。

[题] 在图（a ）所示的施密特触发器电路中，已知Ω=k R 101，Ω=k R 302。

G 1和G 2为CMOS 反相器，V DD =15Ｖ。

（1）试计算电路的正向阈值电压ＶＴ＋、负向阈值电压ＶＴ－和回差电压△V T 。

（2）若将图（b ）给出的电压信号加到（a ）电路的输入端，试画出输出电压的波形。

［解］ (1) V V V R R V TH T 1021530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+V V V R R V TH T 521530101121=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-V V V V T T T 5=-=∆-+(2) 见图。

［题］ 图是用ＣMOS 反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平ＶT+、V T- 以及回差电压△ＶT 与控制电压ＶCO 的关系。

[解] 设反相器G 1输入端电压为,I υ'则根据叠加定理得到 3123102132132132////////////R R R R R R R R R R V R R R R R CO I I +++++='υυυ（1）在I υ升高过程中00=υ。

当升至TH IV ='υ时，+=T I V υ，因而得到 2132132132////////R R R R R V R R R R R V V CO T TH +++=+3232121321////////R R R R R R R R R R V V V CO TH T +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+CO TH V R R R R R R V 3121311-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=（2）在I υ降低过程中DD 0V =υ。

当降至TH IV ='υ时，-=T I V υ，于是可得 312312132132132////////////R R R R R V R R R R R V R R R R R V V DD CO T TH +++++=-323213123121321////////////R R R R R R R R R R V R R R R R V V V DD CO TH T +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=-COTH V R R R R R R V 3121311-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= （3） DD TH T T T V R R V R R V V V 21212==-=∆-+（与V CO 无关）根据以上分析可知，当Vco 变小时，V T+ 和V T- 均增大，但回差电压△V T 不变。

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第六章脉冲信号产生与转换
三、阈值电压 集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应的
临界输入信号电压，用VTH 表示。
通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈值 电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压， CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。
反相器第六的章脉冲电信号压产生传与转换输特性
三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理 前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进行变换，
第六章脉冲信号产生与转换
+V + +V
充电
放电
VDD
+V +
充电
微分电路 a)电阻下拉式 b)电阻上拉式 第六章脉冲信号产生与转换 c)时序图
当电路的时间常数τ=RC >>tw时，即使电路的形式
完全一样，但这样的RC电路是耦合电路，而不是
微分电路，其输出电压uo 与输入电压uI 的波形
近似相同。
0 ►1
1►01 ►0来自0►1暂稳状态
2. 正加反负馈触过发程脉：冲电路翻转为暂稳态 当t=t1时，uI产生负跳变，使
u而u01I使由↓u→低R产电u生0平1┗↑同跳→━样变u━的R为正━↑高→跳━电┛u变平0，2，↓G2由的于输电出容u02两从端高电电压平u变C不为能低突电变平，，因这
是结一果个使强得列电正路反迅馈速过进程入：G1第门六章关脉冲闭信号、产生G与2转门换 打开的暂稳状态。
输入下一个触发脉冲。 tre =(3～5)RC fmax =1/（tw+tre）
㈡ 主要参数 1. 输出脉冲宽度
设VDD=5V、VTH=2.5V，估算公式得到 tW ≈0.7RC
R、C的单位分别为MΩ和μF，tw的单位为秒。 2. 恢复实间tre
tre =(3～5)RC 3. 最高重复触发频率fmax
第六章脉冲信号产生与转换
数字电子技术基础
第一节 预备知识
一、微分电路和积分电路 RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛 的应用。 (一) 微分电路 微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为 正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就 是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常
数τ=RC 远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。
1►0
0►1
1► 0 1
脉冲宽度：tW≈0.7RC
3.正电反馈路过自程：动返回稳态 电路在暂稳态期间，u01为高电平， C经充R电到→地uC不↑→断u对R ↓电→u容02↑充→电u01，↓ 使uC 按指数规律上升，uR按 结指产果数生使规下得律 列电路下 的自降 正动┗， 反返━━当馈回━━到过u━RG┛下程1打第降：六开章到、脉冲GG信2号2门关产生闭的与转的换阈稳值态电。暂压稳时态，的持电续路时将间，
耦合电路的时序图 第六章脉冲信号产生与转换
(二) 积分电路 积分电路也是一种常用的波形变换电路，它可
以将矩形脉冲变换成近似三角波。其电路也是一 个RC串联电路，但从电容上取出输出电压，且要
求电路的时间常数τ=RC远大于输入矩形正脉冲 的宽度tw。
第六章脉冲信号产生与转换
积分电路 a)电路图 b)波形图
fmax =1/（tw+tre）
第六章脉冲信号产生与转换
二、集成单稳态触发器 单片集成单稳态触发器具有价廉、性能稳定、
使用方便等优点，在数字电路中的应用日益广泛， 下面以74HC221为例介绍。
74HC221为集成双单稳态触发器，其中每个单
稳态触发器单元均具有两个触发输入端TR+和TR(TR+为正边沿触发端，TR-为负边沿触发端)，和 一个清零端R(低电平有效)，两个互补的输出端Q 和Q。
单稳态电路的第整六章脉形冲信作号产用生与转（换 高电平触发）
(二) 脉冲的定时
利用宽度为tW的矩形脉冲作为与门的控制信 号，只有在tW 时间内，与门才打开，其它输入
信号才能通过。
单稳态电路的定时作用（低电平触发） a)原第理六章脉图冲信号产b生)与转波换 形图
(三) 脉冲的延时
微分型单稳态电路输出u02的下降沿相对于输 入触发脉冲uI的下降沿滞后了tW时间，称这个时
间为延迟时间。
74HC221组成的脉冲延时电路 a)电第路六章脉图冲信号产b生)与转时换 序图
数字电子技术基础习题
第六章脉冲信号产生与转换
第三节 多谐振荡器
多谐振荡器没有稳定的状态，又称无稳态电 路，它不需外加触发信号便能产生一系列矩形脉 冲，在数字系统中常用作矩形脉冲源，作为时序 电路的时钟信号。所谓的多谐，是指电路所产生 的矩形脉冲中含有许多高次谐波的意思。
第六章脉冲信号产生与转换
74HC221典型接线图
第六章脉冲信号产生与转换
三、单稳态触发器的应用 单稳态触发器在数字电路中一般用于整
形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相 等的波形） 、定时（产生一定宽度的矩形 波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间 后输出）等。
第六章脉冲信号产生与转换
(一) 脉冲的整形 无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只 要符合触发电压，能使单稳态电路翻转，就能在 输出端得到一定宽度、一定幅度、前后沿较陡的 规则矩形脉冲。
但其输出波形并不是一个标准的时钟脉冲，为了 得到标准的时钟脉冲信号，可利用反相器对其进 行整形处理。
第六章脉冲信号产生与转换
反相器对脉冲波形的整形和处理
a）下拉式微分电路 b）上拉式微分电路 c）积分电路
第六章脉冲信号产生与转换
第二节 单稳态触发器
单稳态触发器特点是： （1）电路有一个稳态和一个暂稳态。 （2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到 暂稳态。 （3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一 段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持 续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参 数。
第六章脉冲信号产生与转换
一、微分型单稳态触发器
微分型单稳态触发器 a)电路图 b)时序波形图
㈠ 工作原理 第六章脉冲信号产生与转换
0
1
0 1
1. 电路的稳态 当uI为高电平且R <Roff(关门电阻)时 ， G2门关闭，u02为高电平，G1门由于输入全为1而打开， u01为低电平。此时，电第路六章脉处冲信于号产稳生与转定换 状态。
即输出脉冲宽度tw与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，tW越宽。
0
1
0
1
4. 恢复过程 暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此， 电路返回稳态后需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳 态时的数值，这一过程即为恢复过程。恢复过程所需时间tre 的 大小与放电时间常数RC 的第大六章小脉冲有信号关产生。与转恢换复过程结束后，才允许