数字电路设计 第7章 脉冲电路与整形电路.ppt

电路的工作波形 施密特触发器的输出电平是由输入信号电平决定的。 “触发”的含义是指当uI由低电平上升到UT+、或由高电平下降到UT-时，会引起电路内部的正反馈过程，从而使uO发生跳变。 施密特触发器的应用 1.用于波形的变换 利用施密特触发器的回差特性，可以将正弦波、三角波等一些缓慢变化的周期性非矩形脉冲波变换成边沿陡峭的矩形脉冲波。如图所示 图 施密特触发器应用于波形变换 2.用于波形的整形 在数字系统中，矩形波经过传输后，波形往往会发生畸变。当传输线上电容较大时，矩形波的上升沿和下降沿都会明显地被延缓，如图（a）所示。当传输线较长，且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配，则在波形上升沿和下降沿会产生阻尼振荡，如图（b）所示。当其它脉冲波通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲波上，则波形上将出现附加的噪声，如图（c）所示。 3.用于脉冲鉴幅 施密特触发器的输出状态与输入信号的幅值有关。根据这一特点，可将施密特触发器作为幅度鉴别电路。例如，在施密特触发器的输入端输入一系列幅度不等的矩形脉冲，根据施密特触发器的特点，只有那些幅度大于 的脉冲才能使施密特触发器翻转，才会在输出端产生输出信号；而对于幅度小于 的脉冲，施密特触发器不发生翻转，输出端没有输出信号。因此，施密特触发器能将幅度大于 的脉冲选出来，达到幅度鉴别的目的。如图所示。 4.单稳态触发器 施密特触发器是双稳态电路，有0、1两个稳态，状态改变受外加信号控制。而单稳态触发器是单稳态电路，有一个稳态（0态或1态）和一个暂稳态，在外加输入信号的作用下电路由稳态翻转到暂稳态，保持一段时间后又自动返回原来的稳态。单稳态触发器的输出通常为宽度恒定的脉冲信号，而暂稳态的时间仅取决于电路自身的相关参数。 1 .门电路构成的单稳态触发器 1）电路结构 微分型单稳态触发器 2） 工作原理 此电路用负脉冲触发无效，只有在正的窄脉冲触发时，电路才有响应。 接通电源VDD，不触发时，UI=0，而UI2=VDD=1，所以UO=0。故有自然稳态：UO=0。此时 =0，UO1=1≈VDD 。自然稳态时，电容C两端均为VDD ，C中无电荷。C中无电荷，是稳态的标志。 触发时，UI=1，UO1=0，由于电容C两端的电压在触发瞬间不能突变，所以UI2=0，使UO=1。故有暂态UO=1。 接下来，电容C充电，充电回路为VDD→R→C→UO1 ，充电使UI2升高。当UI2升高到G2门的阈值电压VTH时，UO突跳为0，电路返回到自然稳态：UO=0。 当UO=0时， =0，UI=0（UI为窄脉冲，触发高电平此时已经消逝），所以UO1从“0”突跳为“1”（即上升了VDD）；由于电容C两端的电压瞬间不能突变，所以UI2也应该从VTH突跳为VTH+VDD，但实际上由于G2门输入端有钳位二极管，所以UI2实为VDD＋0.7V。 接下来，电容C开始放电，放电回路有两条，分别为UI2→R→VDD和UI2→G2→VDD ，放电使UI2下降，当UI2下降到等于VDD时（此时，C两端均为VDD，C中无电荷），电路稳定，保证UO=0。 微分型单稳态触发器的工作波形 主要参数估算： （1）输出脉冲宽度tW： （2）输出脉冲幅度Um： （3）恢复时间tre： （4）分辨时间Td （5）最高工作频率： 555定时器构成的单稳态触发器 将555定时器的触发输入端UTR作为触发信号输入端，将由TD和RDIS构成的反相器输出电压UDIS接至阈值输入端UTH，并在阈值输入端UTH对地接入电容C。 (a)电路图 (b)简化电路图 暂稳态输出的宽度 与触发脉冲的宽度和幅度无关 触发脉冲宽度要小于输出脉冲宽度 加微分电路 不可重复 单稳态触发器的应用 1.延时与定时 （a）电路图 （b）波形图 图 脉冲信号的延时与定时控制 2.整形 单稳态触发器能够把输入的不规则脉冲信号整形为具有一定幅度和一定宽度的边沿陡峭的矩形脉冲波形。如图所示， 的幅度仅取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW只与R、C有关。 图 波形的整形 5.多谐振荡器 1）门电路构成的多谐振荡器 多谐振荡器也称自激振荡器，是产生矩形脉冲波的典型电路，常用来做脉冲信号源。多谐振荡器没有输入端，接通电源便自激振荡。多谐振荡器起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此又称它为无稳态电路。 a）电路图 （b）充电时的等效电路 （c）放电时的等效电路 从图中可以看出，电容C1同时经过R1和RF2两条支路充电，电容C2经过RF1放电，所以电容C1充电速度较快，UI2首先上升到G2的阈值电压，即UI2变为高电平，经过正反馈回