脉冲波形原理与产生与整形
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脉冲波形的产生与整形在数字电路或系统中,常常需要各种脉冲波形,例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。
这些脉冲波形的获取,通常采用两种方法:一种是利用脉冲信号产生器直接产生;另一种则是通过对已有信号进行变换,使之满足系统的要求。
本章以中规模集成电路555定时器为典型电路,主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。
1 集成555定时器555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型,其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。
通常,双极型产品型号最后的三位数码都是555,CMOS 产品型号的最后四位数码都是7555,它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力,而CMOS 定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽,并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5~16V ,最大负载电流可达200mA ;CMOS 定时器电源电压变化范围为3~18V ,最大负载电流在4mA 以下。
一. 555定时器的电路结构与工作原理 1.555定时器内部结构:(1)由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器; (2)两个电压比较器C 1和C 2:v +>v -,v o =1; v +<v -,v o =0。
(3)基本RS 触发器;(4)放电三极管T 及缓冲器G 。
2.工作原理。
当5脚悬空时,比较器C 1和C 2的比较电压分别为cc V 32和cc V 31。
(1)当v I1>cc V 32,v I2>cc V 31时,比较器 C 1输出低电平,C 2输出高电平,基本RS 触发器被置0,放电三极管T 导通,输出端v O 为低电平。
第10章脉冲波形的产生与整形电路内容提要:本章主要介绍多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器的电路结构、工作原理及其应用。
它们的电路结构形式主要有三种:门电路外接RC电路、集成电路外接RC电路和555定时器外接RC电路。
10.1概述导读:在这一节中,你将学习:⏹多谐振荡器的概念⏹单稳态触发器的概念⏹施密特触发器的概念在数字系统中,经常需要各种宽度和幅值的矩形脉冲。
如时钟脉冲、各种时序逻辑电路的输入或控制信号等。
有些脉冲信号在传送过程中会受到干扰而使波形变坏,因此还需要整形。
获得矩形脉冲的方法通常有两种:一种是用脉冲产生电路直接产生,产生脉冲信号的电路称为振荡器;另一种是对已有的信号进行整形,然后将它变换成所需要的脉冲信号。
典型的矩形脉冲产生电路有双稳态触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡电路三种类型。
(1)双稳态触发电路又称为触发器,它具有两个稳定状态,两个稳定状态之间的转换都需要在外加触发脉冲的作用下才能完成。
(2)单稳态触发电路又称为单稳态触发器。
它只有一个稳定状态,另一个是暂时稳定状态(简称“暂稳态”),在外加触发信号作用下,可从稳定状态转换到暂稳态,暂稳态维持一段时间后,电路自动返回到稳态,暂稳态的持续时间取决于电路的参数。
(3)多谐振荡器能够自激产生连续矩形脉冲,它没有稳定状态,只有两个暂稳态。
其状态转换不需要外加触发信号触发,而完全由电路自身完成。
若对该输出波形进行数学分析,可得到许多各种不同频率的谐波,故称“多谐”。
脉冲整形电路能够将其它形状的信号,如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。
施密特触发器就是常用的整形电路,它利用其著名的回差电压特性来实现。
自测练习1.获得矩形脉冲的方法通常有两种:一种是();另一种是()。
2.触发器有()个稳定状态,分别是()和()。
3.单稳态触发器有()个稳定状态。
4.多谐振荡器有()个稳定状态。
10.2 多谐振荡器导读:在这一节中,你将学习:⏹ 门电路构成多谐振荡器的工作原理 ⏹ 石英晶体多谐振荡器电路及其优点 ⏹ 秒脉冲信号产生电路的构成方法多谐振荡器是一种无稳态电路,它不需外加触发信号,在电源接通后,就可自动产生一定频率和幅度的矩形波或方波。