湖南工程学院：《数字电子技术基础》课程教学资源（PPT课件）第六章 脉冲波形的产生与整形（郭照南）

第6章脉冲波形的产生与整酸 第6章脉冲波形的产生与整形 学习要点 555定时器的工作原理及逻辑功能 由555定时器构成单稳、多谐、施密特触 发器的方法 BACK

第6章 脉冲波形的产生与整形 第6章 脉冲波形的产生与整形 学习要点： • 555定时器的工作原理及逻辑功能 •由555定时器构成单稳、多谐、施密特触 发器的方法

第6章脉冲波形的产生与整酸 概述 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6章 脉冲波形的产生与整形 概 述 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6章脉冲波形的产生与整酸 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6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6章脉冲波形的产生与整酸 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6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6章脉冲波形的产生与整酸 2.脉冲电路的基本分析方法 C Uc(t) sE RURO 图6-1RC开关电路

第6章 脉冲波形的产生与整形 2. 脉冲电路的基本分析方法 图 6-1 RC开关电路 UC (t) UR (t) S E C R

第6章脉冲波形的产生与整酸 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(O+)=U(0)。 ②2暂态过程结束后,流过电容器的电流c(∞)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(O)-x(∞)le" 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 6-2)可用下式计算: tu= rCin- U(∞)-U(0+) U(∞)-U

第6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 6-2)可用下式计算： T M U U U U t RC n  −  − = + ( ) ( ) (0 ) 1

第6章脉冲波形的产生与整酸 u(t) U(∞) U(0) t 0 图62从U(0到U所经历的时间

第6章 脉冲波形的产生与整形 图 6-2 从U(0+ )到UT所经历的时间tM U(0 + ) t M U(t) UT t U(∞ ) 0

第6章脉冲波形的产生与整酸 3.几种脉冲电路的功能简介 施密特触发器 回差电压(滞后电压) △UTr=U+-U7- 0 U (a)传输特性 (b)逻辑符号 下限阈值电压 上限阈值电压 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

第6章 脉冲波形的产生与整形 3. 几种脉冲电路的功能简介 施密特触发器 ui uo (a) 传输特性 (b) 逻辑符号 ui uo UT－ UT+ 0 下限阈值电压 上限阈值电压 回差电压（滞后电压）： ΔUT ＝ UT＋－UT－ 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

第6章脉冲波形的产生与整酸 单稳态触发器 单稳态触发器在数字 电路中一般用于产生 定宽度的矩形波 0 暂稳态 (1)电路有一个稳态 0稳态 训稳态 和一个暂稳态。 (2)在外来触发脉冲微分型单稳态触发 作用下,电路由稳态 翻转到暂稳态。 DD (3)暂稳态是一个不0 能长久保持的状态, 持续时间与触发脉冲0 中 无关,仅决定于电路 本身的参数。 积分型单稳态触发器

第6章 脉冲波形的产生与整形 （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， 持续时间与触发脉冲 无关，仅决定于电路 本身的参数。 积分型单稳态触发器 微分型单稳态触发器 单稳态触发器 单稳态触发器在数字 电路中一般用于产生 一定宽度的矩形波

第6章脉冲波形的产生与整酸 多谐振荡器 不需要外加输入信号,能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。 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

第6章 脉冲波形的产生与整形 不需要外加输入信号，能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。 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 多谐振荡器