第20章脉冲波形的产生和变换

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.. .. 脉冲波形的产生与变换

脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路 直接产生所需的矩形脉冲。这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。

9.1 多谐振荡器

自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。

9.1.1 门电路组成的多谐振荡器

多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。

(1)由TTL门电路组成的多谐振荡器

由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。

① 简单环形多谐振荡器

uo

uo1

1

G1 1

G2 1

G3 uo1

uo2

uo

uo3

uo2

uo3

T tpd

2tpd

3tpd

D 脉冲波形的变换与产生

8.1.1 由CMOS逻辑门组成的微分型单稳电路如图1所示。其中tpi为3s、Cd=50pF、Rd=10K、C=0.01μF，R=10，试对应I分别画出、D、O1、R、O2、O的波形，并求出输出脉冲宽度。设CMOS反相器的阈值电压2THDDVV；CMOS门的VOL≈0V ,VOH≈ VDD。

& 1

G1 O

O2

G2 Rd

10k R

R

200 C

5000pF O1

d Cd

50pF I

tpi 1

G3 VDD

图1

8.1.2 图2所示电路为由CMOS或非门构成的单稳态触发器的另一种形式。试回答下列问题：(1) 分析电路的工作原理；(2) 画出加入触发脉冲后O1、O2及R的工作波形；(3) 写出输出脉宽tw的表达式。

≥1≥1IRO1O2RCG1G2

图2

8.1.3 由集成单稳态触发器74121组成的延时电路及输入波形如图3所示。(1) 计算输出脉宽的变化范围；(2) 解释为什么使用电位器时要串接一个电阻。

1FVCC20k5.1kOQCextRextCext74121A1A2BI

图3

8.1.4 某控制系统要求产生的时序信号a、b与系统时钟CP时序关系如图4所示。试用2个JK触发器和集成单稳74121设计该信号产生电路，画出电路图。

tw

b a CP

图4

8.2.1 回差可调的施密特电路如图5所示，它是利用射极跟随器的射极电阻来调节回差的。要求：(1) 分析电路的工作原理；(2) 当Re1在50~100的范围内变动时，试计算回差的变化范围。

VCC(+5V)

O1

O2 S

1 & &

B A

Re1

100

Re2

100 I 2.2k

3.3k G2

G3 G1

R R

图5

8.2.2 集成施密特和集成单稳态触发器74121构成的电路如图6所示。已知集成施密特的VDD=10V，R=100k，C=0.01F，VT+=6.3V，VT-=2.7V，Cext=0.01F，Rext=30k。

第八章 脉冲波形的产生和变换

一、填空题

1.(10-1中)矩形脉冲的获取方法通常有两种：一种是________________；另一种是________________________。

2.（10-1易）占空比是_________与_______的比值。

3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是 （, ）产品，为7555的是 （, ）产品。

4．（10-3中）施密特触发器具有 现象；单稳触发器只有 个稳定状态。

5．（易，中）常见的脉冲产生电路有 ，常见的脉冲整形电路有 、 。

6．（中）为了实现高的频率稳定度，常采用 振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入 。

7.（10-3易）在数字系统中，单稳态触发器一般用于______、

______、______等。

8.（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。

9.（10-2易）多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态，故又称为________。

10.（10-2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点: 首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等。这些器件主要用来产生________；其次，具有________, 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率。在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用。

11.（10-3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。外加触发信号，电路由_____翻转到_____。电容充电时，电路由______自动返回至______。

二、选择题

1．（10-2中）下面是脉冲整形电路的是（ ）。

第八章 脉冲波形的产生和变换

一、填空题

1。(10-1中）矩形脉冲的获取方法通常有两种:一种是________________；另一种是________________________。

2。（10-1易）占空比是_________与_______的比值.

3．（10-4中）555定时器的最后数码为555的是 （a。TTL, b。CMOS）产品,为7555的是 （a.TTL, b。CMOS）产品。

4．（10-3中）施密特触发器具有 现象；单稳触发器只有 个稳定状态。

5．（易,中）常见的脉冲产生电路有 ,常见的脉冲整形电路有 、 。

6．（中)为了实现高的频率稳定度，常采用 振荡器；单稳态触发器受到外触发时进入 .

7.（10-3易）在数字系统中,单稳态触发器一般用于______、

______、______等.

8。（10-3中）施密特触发器除了可作矩形脉冲整形电路外，还可以作为________、_________。

9.（10-2易)多谐振荡器在工作过程中不存在稳定状态,故又称为________。

10。（10—2中）由门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式，但它们均具有如下共同特点：

首先，电路中含有________，如门电路、电压比较器、BJT 等.这些器件主要用来产生________；其次，具有________， 将输出电压器恰当的反馈给开关器件使之改变输出状态；另外，还有，利用RC电路的充、放电特性可实现_______，以获得所需要的振荡频率.在许多实用电路中，反馈网络兼有_____作用.

11。（10—3易）单稳态触发器的工作原理是：没有触发信号时，电路处于一种_______。外加触发信号，电路由_____翻转到_____。电容充电时,电路由______自动返回至______。