2022年醫(yī)學專題-第9章-脈沖波形的產(chǎn)生和整形

第九章脈沖波形的產(chǎn)生(chǎnshēng)和整形

9.1集成(jíchénɡ)555定時器9.2555定時器的應用(yìngyòng)9.3A/D及/DA轉(zhuǎn)換器第一頁，共三十三頁。矩形脈沖(màichōng)波形的參數(shù)

脈沖幅度Um脈沖(màichōng)寬度tw上升時間tr下降時間tf脈沖周期T占空比q第二頁，共三十三頁。幾種常用(chánɡyònɡ)的脈沖電路

施密特觸發(fā)器：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：多諧振蕩器：第三頁，共三十三頁。9.1集成(jíchénɡ)555定時器

是一種多用途的單片中規(guī)模集成電路。只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。有TTL和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555（或5G555）和C7555等。一般雙極型555定時(dìnɡshí)器具有較大的驅(qū)動能力，而單極型定時(dìnɡshí)電路具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。

第四頁，共三十三頁。555集成定時器的電路(diànlù)結(jié)構(gòu)與功能

CC&&&1RSTG5kΩ5kΩ5kΩ12VRvvvCCDICI1I2OOv,(1)(7)(2)(6)(5)(8)(4)(3)電源復位12658437Ov,vI2vI1vvICVCCvO555(a)(b)DR閾值輸入控制電壓觸發(fā)輸入放電端NE555集成定時器(a)電路(b)外部引線排列圖第五頁，共三十三頁。555定時器的功能表

高觸發(fā)端(uI1)

低觸發(fā)端(uI2)

復位(RD)

輸出(uO)

放電管T

×

×

0

0

導通

<ccV32

<ccV31

1

1

截止

>ccV32

>ccV31

1

0

導通

<ccV32

>ccV31

1

不變

不變

清0低端觸發(fā)(chùfā)高端觸發(fā)(chùfā)無觸發(fā)(chùfā)第六頁，共三十三頁。9.2.1用555定時器構(gòu)成(gòuchéng)的施密特觸發(fā)器

輸入vI小于Vcc/3時，閾值輸入VI1和觸發(fā)(chùfā)輸入VI2均小于，vo1輸出高電平，放電管T截止。

當vI上升(shàngshēng)到大于Vcc/3，小于2Vcc/3時，vo1輸出保持不變，輸出仍為高電平。

當vI上升到2Vcc/3時，vo1輸出跳變?yōu)榈碗娖剑⑶以趘I大于2Vcc/3期間，vo1輸出低電平，放電管T飽和導通。

當vI從大于2Vcc/3下降到小于2Vcc/3但大于Vcc/3時，vo1輸出保持不變，輸出仍為低電平。

當vI下降到Vcc/3時，vo1輸出跳變?yōu)楦唠娖?，而且在vI小于2Vcc/3期間，電路的這種狀態(tài)不變。

返回到555功能表第七頁，共三十三頁。施密特觸發(fā)器特點(tèdiǎn)：

有兩個(liǎnɡɡè)穩(wěn)定狀態(tài)，但與一般觸發(fā)器的區(qū)別在于這兩個穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要外加觸發(fā)信號，而且穩(wěn)定狀態(tài)的維持也要依賴于外加觸發(fā)信號，它的觸發(fā)方式叫電平觸發(fā)。

具有回差電壓特性，輸入電壓上升時和下降時的轉(zhuǎn)折點不同。

第八頁，共三十三頁。施密特觸發(fā)器的應用(yìngyòng)舉例(1)輸入信號正弦波振蕩器11輸入輸出VVT+T-慢輸入波形的TTL系統(tǒng)接口波形整形和變換第九頁，共三十三頁。施密特觸發(fā)器的應用(yìngyòng)舉例(2)用施密特觸發(fā)器鑒別脈沖幅度第十頁，共三十三頁。施密特觸發(fā)器的應用(yìngyòng)舉例(3)用施密特觸發(fā)器產(chǎn)生方波第十一頁，共三十三頁。9.2.2用555定時器構(gòu)成(gòuchéng)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

電路組成(zǔchénɡ)和工作波形

返回(fǎnhuí)到555功能表第十二頁，共三十三頁。第三，暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后，將自動返回到穩(wěn)定狀態(tài)。暫穩(wěn)態(tài)時間的長短(chángduǎn)，與觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有(jùyǒu)下列特點：第一，它有一個穩(wěn)定(wěndìng)狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)；第二，在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)狀態(tài)；第十三頁，共三十三頁。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用(yìngyòng)(1)

延時與定時(dìnɡshí)

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于延時、定時(dìnɡshí)v/O的下降沿比vI的下降沿滯后了時間tW，即延遲了時間tW。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出電壓v/O，用作與門的輸入定時控制信號，顯然與門打開的時間就是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖v/O的寬度tW。第十四頁，共三十三頁。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用(yìngyòng)(2)整形(zhěngxíng)：把不規(guī)則的輸入信號vI，整形成為幅度和寬度都相同的標準矩形脈沖vO。

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于波形的整形第十五頁，共三十三頁。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用(yìngyòng)(3)觸摸定時控制(kòngzhì)開關(guān)：只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應電壓相當于在觸發(fā)輸入端（管腳2）加入一個負脈沖，555輸出端（管腳3）輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結(jié)束時，555輸出端恢復低電平，燈泡熄滅。

觸摸式定時控制開關(guān)電路第十六頁，共三十三頁。9.2.3用555定時器構(gòu)成(gòuchéng)的多諧振蕩器

用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器返回(fǎnhuí)到555功能表第十七頁，共三十三頁。多諧振蕩器特點(tèdiǎn)：

多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，兩個暫態(tài)自動地交替地變化(biànhuà)，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號，因此它又稱作無穩(wěn)態(tài)電路，常用來做脈沖信號源。第十八頁，共三十三頁。多諧振蕩器應用(yìngyòng)實例(1)簡易(jiǎnyì)溫控報警器

多諧振蕩器用作簡易溫控報警電路第十九頁，共三十三頁。多諧振蕩器應用(yìngyòng)實例(2)雙音門鈴(ménlínɡ)

多諧振蕩器構(gòu)成的雙音門鈴電路第二十頁，共三十三頁。9.3A/D轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)和D/A轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)電路一、模擬量輸入/輸出通道(tōngdào)1．模擬量輸入/輸出通道的結(jié)構(gòu)框圖圖中虛線框l為模擬量輸入通道，虛線框2為模擬量輸出通道。21生產(chǎn)過程傳感器1傳感器n…多路開關(guān)采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器微型計算機I/O接口鎖存器I/O接口D/A轉(zhuǎn)換器放大驅(qū)動信號處理1信號處理n第二十一頁，共三十三頁。模擬量輸入通道(tōngdào)的組成

傳感器——把非電信號轉(zhuǎn)換成電信號（電流或電壓），電廠和變電站的強電信號必須經(jīng)過電流或電壓互感器變成弱電信號，這些互感器可認為(rènwéi)是廣義的傳感器。信號處理環(huán)節(jié)——將信號放大或處理(chǔlǐ)成與A/D轉(zhuǎn)換器所要求的輸入相適應的電壓水平，并濾去干擾信號。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)——使多個模擬信號共用一個采樣保持器和A/D轉(zhuǎn)換器進行采樣和轉(zhuǎn)換。采樣保持電路——在A/D轉(zhuǎn)換期間，保持采樣輸入信號的大小不變，以保證采樣精度。A/D轉(zhuǎn)換器——將模擬輸入量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便由計算機讀取，進行分析處理。第二十二頁，共三十三頁。模擬量輸出通道(tōngdào)的組成

把微型計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，這個任務主要(zhǔyào)是由（D／A）轉(zhuǎn)換器來完成。輸入(shūrù)是n位二進制數(shù)或代碼，輸出是與輸入(shūrù)成正比的模擬量。例如，輸入8位二進制數(shù)10101010，輸出為5.3125V（輸出的具體數(shù)值跟電路參數(shù)有關(guān)）。第二十三頁，共三十三頁。D/A轉(zhuǎn)換器的集成電路很多，如DAC0832（8位）、DA7520（10位）、DAC1210（12位）和AK7546（16位高精度）等，其中的“位”表示可以輸入(shūrù)的二進制代碼的位數(shù)。

DAC0832是常用的集成DAC，它是用CMOS工藝制成的雙列直插式單片八位DAC，可以(kěyǐ)直接與微處理器相連接。第二十四頁，共三十三頁。圖9-14集成D/A轉(zhuǎn)換器0832結(jié)構(gòu)框圖(kuàngtú)和管腳排列圖第二十五頁，共三十三頁。DAC0832典型(diǎnxíng)連接圖第二十六頁，共三十三頁。三、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的集成電路(jíchéng-diànlù)很多，如ADC0808/0809（8位）、AD7570（10位）及ADC1210（12位）等。模數(shù)轉(zhuǎn)換器簡稱(jiǎnchēng)A/D轉(zhuǎn)換器或ADC，其功能是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。第二十七頁，共三十三頁。圖9-16ADC0808/0809管腳排列(páiliè)圖和典型連接圖(a)ADC0808管腳排列圖(b)典型連接圖ADC0808（8位）管腳排列如圖（a)所示,與微機接口時的典型(diǎnxíng)連接圖（b）所示。第二十八頁，共三十三頁。集成(jíchénɡ)DAC0832（1）

DAC0832由八位輸入寄存器、八位DAC寄存器和八位D/A轉(zhuǎn)換器三大部分組成。它有兩個分別控制的數(shù)據(jù)寄存器，可以實現(xiàn)兩次緩沖，所以使用時有較大的靈活性，可根據(jù)需要(xūyào)接成不同的工作方式。DAC0832中采用的是倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡，無運算放大器，是電流輸出，使用時需外接運算放大器。芯片中已經(jīng)設置了Rfb,只要將9號管腳接到運算放大器輸出端即可。但若運算放大器增益不夠，還需外接反饋電阻。第二十九頁，共三十三頁。DAC0832的使用(shǐyòng)方式：雙緩沖器型、單緩沖器型和直通型△∞＋D7D6RfbIOUT1IOUT2…選通1選通2WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(a)RFUD7D6RfbIOUT1IOUT2…選通1選通2WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(b)RFUD0D0D7D6RfbIOUT1IOUT2…WR2WR1＋5VVCCILEUREFAGNDDGNDCSXFER(c)RFUD0＋－△∞＋＋－△∞＋＋－第三十頁，共三十三頁。

雙緩沖器型如圖(a)所示。首先接低電平，將輸入數(shù)據(jù)先鎖存在輸入寄存器中。當需要D/A轉(zhuǎn)換時，再將接低電平，將數(shù)據(jù)送入DAC寄存器中并進行轉(zhuǎn)換，工作方式為兩級緩沖方式。WR1DAC0832功能表功能

說明數(shù)據(jù)輸入D7～D0到寄存器01×WR1=0時存入數(shù)據(jù)WR1=1時鎖定數(shù)據(jù)從寄存器1轉(zhuǎn)送寄存器20×WR2=0時存入數(shù)據(jù)WR2=1時鎖定從輸出端輸出模擬量無控制信號，隨時可取返回(fǎnhuí)到DAC0832第三十一頁，共三十三頁。單緩沖器型如圖(b)所示。DAC寄存器處于常通狀態(tài)，當需要D/A轉(zhuǎn)換時，將接低電平，使輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接存入DAC寄存器中并進行轉(zhuǎn)換。工作方式為單緩沖方式，即通過控制一個寄存器的鎖存，達到使兩個寄存器同時選通及鎖存。直通型如圖（c）所示。兩個寄存器都處于常通狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)直接經(jīng)兩寄存器到DAC進行轉(zhuǎn)換，故工作方式為直通型。單緩沖器型和直通型