西安电子科技大学：《数字电子技术基础》教程配套电子教案（PPT教学课件）第8章 脉冲波形的产生与整形

第障章脉冲波形的产生与整 第8章脉冲波形的产生与整形 8.1概述 8.,2555定时器及其应用 8.3集成单稳态触发器 8.4集成逻辑门构成的脉冲电路 BACK

第8章 脉冲波形的产生与整形 第8章 脉冲波形的产生与整形 8.1 概述 8.2 555定时器及其应用 8.3 集成单稳态触发器 8.4 集成逻辑门构成的脉冲电路

第障章脉冲波形的产生与整 8.1概述 811脉冲产生电路和整形电路的特点 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;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。 脉冲产生电路能够直接产生矩形脉冲或方波,它由开 关元件和惰性电路组成,开关元件的通断使电路实现不同 状态的转换,而惰性电路则用来控制暂态变化过程的快慢。 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

第8章 脉冲波形的产生与整形 8.1 概 述 8.1.1 脉冲产生电路和整形电路的特点 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；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。 脉冲产生电路能够直接产生矩形脉冲或方波，它由开 关元件和惰性电路组成，开关元件的通断使电路实现不同 状态的转换，而惰性电路则用来控制暂态变化过程的快慢。 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

第障章脉冲波形的产生与整 双稳态触发电路具有两个稳定状态,两个稳定状态的 转换都需要在外加触发脉冲的推动下才能完成 单稳态触发电路只有一个稳定状态,另一个是暂时稳 定状态,从稳定状态转换到暂稳态时必须由外加触发信号 触发,从暂稳态转换到稳态是由电路自身完成的,暂稳态 的持续时间取决于电路本身的参数 多谐振荡电路能够自激产生脉冲波形,它的状态转换 不需要外加触发信号触发,而完全由电路自身完成。因此 它没有稳定状态,只有两个暂稳态

第8章 脉冲波形的产生与整形 双稳态触发电路具有两个稳定状态，两个稳定状态的 转换都需要在外加触发脉冲的推动下才能完成。 单稳态触发电路只有一个稳定状态，另一个是暂时稳 定状态，从稳定状态转换到暂稳态时必须由外加触发信号 触发，从暂稳态转换到稳态是由电路自身完成的，暂稳态 的持续时间取决于电路本身的参数。 多谐振荡电路能够自激产生脉冲波形，它的状态转换 不需要外加触发信号触发，而完全由电路自身完成。因此 它没有稳定状态，只有两个暂稳态

第障章脉冲波形的产生与整 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,它有两个特点:①能把变化 非常缓慢的输入波形整形成数字电路所需要的矩形脉冲; ②有两个触发电平,当输入信号达到某一额定值时,电 路状态就会转换,因此它属于电平触发的双稳态电路

第8章 脉冲波形的产生与整形 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，它有两个特点：① 能把变化 非常缓慢的输入波形整形成数字电路所需要的矩形脉冲； ② 有两个触发电平，当输入信号达到某一额定值时，电 路状态就会转换，因此它属于电平触发的双稳态电路

第障章脉冲波形的产生与整 812脉冲电路的基本分析方法 U(t) S R R E 图8-1RC开关电路

第8章 脉冲波形的产生与整形 8.1.2 脉冲电路的基本分析方法 图 8-1 RC开关电路 UC (t) UR (t) S E C R

第障章脉冲波形的产生与整 ①开关转换的一瞬间,电容器上电压不能突变,满足 开关定理U(+)=U(0) ②暂态过程结束后,流过电容器的电流(∞)为0,即电 容器相当于开路 ③电路的时常数τ=RC,τ决定了暂态时间的长短。根据 三要素公式,可以得到电压(或电流)随时间变化的方程为 x()=x(∞)+[x(0+)-x()e 如果U()=UT,它是U(0+)和U(∞)之间的某一转换值, 那么从暂态过程的起始值U(0)变到U所经历的时间(见图 8-2)可用下式计算: t=RC1nU(∞)-U(0) U(∞)-U

第8章 脉冲波形的产生与整形 ① 开关转换的一瞬间，电容器上电压不能突变，满足 开关定理UC(0 + )=UC(0 - )。 ② 暂态过程结束后，流过电容器的电流iC(∞)为0，即电 容器相当于开路。 ③ 电路的时常数τ=RC, τ决定了暂态时间的长短。根据 三要素公式，可以得到电压(或电流)随时间变化的方程为 / ( ) ( ) [ (0 ) ( )] t x t x x x e + − =  + −  如果U(tM)=UT，它是U(0 + )和U(∞）之间的某一转换值， 那么从暂态过程的起始值U(0 + )变到UT所经历的时间tM(见图 8-2)可用下式计算： T M U U U U t RC n  −  − = + ( ) ( ) (0 ) 1

第障章脉冲波形的产生与整 U( C(0 0 图8-2从U(0)到U所经历的时间

第8章 脉冲波形的产生与整形 图 8-2 从U(0+ )到UT所经历的时间tM U(0 + ) t M U(t) UT t U(∞ ) 0

第障章脉冲波形的产生与整 82555定时器及其应用 82.1555定时器的组成与功能 RD 地 R 2 放电端 TH) 2 RD 放电端 (b) 7 图8-3555定时器 电路结构;(b)引脚图

第8章 脉冲波形的产生与整形 8.2 555 定时器及其应用 8.2.1 555 定时器的组成与功能 图 8-3 555 (a) 电路结构；(b) 引脚图 ＋ － C1 UR1 5k 5k ＋ － C2 5k UR2 & & & 1 4 G1 R Q Q G2 S G3 G4 3 V1 8 UCC UCO U6 (T H) 5 (T R) 6 2 1 7 Uo RD (a) 1 2 3 4 8 7 6 5 地 U2 Uo RD UCC 放电端 U6 UCO 555 (b) U2 放电端

第障章脉冲波形的产生与整 图8-3(a)中,比较器C1的输入端U6(接引脚6)称为阈值输 入端,手册上用TH标注,比较器C2的输入端U2(接引脚2)称 触发输入端,手册上用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比 较的基准)R1和UR2由电源Uc经三个5k9的电阻分压给出。 当控制电压输入端UCo悬空时,C,2 Uac, Una=-Ucc; 若Uo外接固定电压,则Ua1=Uo,U2=Uoo 2 R为异步置0端,只要在R端加入低电平,则基本RS触发 器就置0,平时R处于高电平

第8章 脉冲波形的产生与整形 图 8-3(a)中，比较器C1的输入端U6 (接引脚 6)称为阈值输 入端，手册上用TH标注，比较器C2的输入端U2 (接引脚2)称 触发输入端，手册上用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比 较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5kΩ的电阻分压给出。 当控制电压输入端UCO悬空时， ， 若UCO外接固定电压，则 。 RD为异步置 0 端，只要在RD端加入低电平，则基本RS触发 器就置 0，平时RD处于高电平。 UR UCC 3 2 1 = UR UCC 3 1 2 = UR UCO UR UCO 2 1 , 1 = 2 =

第障章脉冲波形的产生与整 定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器 和放电管V状态的控制 当U6>Uc、U2>Uc时,比较器C1输出为0,C2 输出为1,基本RS触发器被置0,V1导通,U输出为低电 当U41U时,C1和C2输出均为1,则 6 C 基本RS触发器的状态保持不变,因而V1和U输出状态也维 持不变

第8章 脉冲波形的产生与整形 定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器 和放电管V1状态的控制。 时，比较器C1输出为 0，C2 输出为 1，基本RS触发器被置 0，V1导通，Uo输出为低电 平。 时，C1输出为 1，C2 输出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，Uo输出高电平。 当 时，C1和C2输出均为 1，则 基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和Uo输出状态也维 持不变。 U UCC U UCC 3 1 3 2 6  、 2  U UCC U UCC 3 1 3 2 6  、 2  U UCC U UCC 3 1 3 2 6  、 2 