脈沖產(chǎn)生與整形電路

1、第6章脈沖波形生成和整形，6.1概述6.2 555計(jì)時(shí)器6.3段穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.4施密特觸發(fā)器6.5多諧振蕩器。6.1概述，第一，脈沖信號(hào)，脈沖可以說(shuō)是脈沖信號(hào)，具有脈沖和短意義，不連續(xù)波形的所有信號(hào)。廣義上，各種非正弦信號(hào)是脈沖信號(hào)。經(jīng)常需要數(shù)字系統(tǒng)中具有各種振幅、寬度和陡峭邊緣的矩形脈沖信號(hào)，如6.1概述、觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖(CP)。獲得這些脈沖信號(hào)的方法通常有兩種。直接生成脈沖生成電路；使用現(xiàn)有周期信號(hào)進(jìn)行整形和轉(zhuǎn)換。6.1概述、第二，脈沖信號(hào)的參數(shù)、脈沖幅度、脈沖周期、脈沖寬度、上升時(shí)間、下降時(shí)間、占空比d-脈沖寬度與脈沖周期之比、d=tw/t .6.1概述，第三，脈沖生成電路的瞬態(tài)分析，

2、脈沖波形生成和整形電路大部分由RC充放電電路組成。開(kāi)關(guān)關(guān)閉的瞬間電容器的電壓不突然，滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)清理UC(0 )=UC(0-)。充電過(guò)渡過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)電容器的電流iC()等于0，即電容器開(kāi)著。在uC(tW)=UT的情況下，從臨時(shí)過(guò)程的開(kāi)始到UT之間經(jīng)過(guò)的時(shí)間脈沖寬度(tW)可以計(jì)算為：電路的時(shí)間常數(shù)=RC，確定瞬態(tài)時(shí)間的長(zhǎng)度。根據(jù)三因素公式，可以得到隨時(shí)間變化的電壓方程為6.1概述，1、555計(jì)時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)、6.2 555計(jì)時(shí)器、555計(jì)時(shí)器是多功能數(shù)字模擬混合集成電路，易于配置單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和多諧振蕩器。雙極產(chǎn)品型號(hào)最終編號(hào)為555，CMOS產(chǎn)品型號(hào)最終編號(hào)為7555。與外部接腳

3、陣列的功能相同。6.2 555計(jì)時(shí)器，1 .分壓器，電壓控制臺(tái)，5腳懸空時(shí)，5腳外控制電壓UCO。注：5腳沒(méi)有控制電壓時(shí)，通常通過(guò)0.01F的電容器接地抑制干擾。6.2 555計(jì)時(shí)器，2 .電壓比較器，閾值輸入，觸發(fā)器輸入，3?；綬S觸發(fā)器，異步清除端，6.2 555計(jì)時(shí)器，4 .放電晶體管，VT是集電極開(kāi)放放電晶體管。2，555計(jì)時(shí)器功能，6.2 555計(jì)時(shí)器，5英尺外部控制電壓。計(jì)時(shí)器的主要功能取決于對(duì)RS觸發(fā)器和放電管VT狀態(tài)的兩個(gè)比較器輸出的控制。6.2 555計(jì)時(shí)器，555計(jì)時(shí)器菜單，5發(fā)未連接到控制電壓。6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是常用的脈沖整形電路(單穩(wěn)態(tài))。外部觸發(fā)，自

4、動(dòng)返回，操作特性：正常狀態(tài)和臨時(shí)正常狀態(tài)兩種不同的操作狀態(tài)；在外部觸發(fā)脈沖作用下，可以從正常狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到臨時(shí)正常狀態(tài)，如果保持一段時(shí)間的臨時(shí)正常狀態(tài)，電路可以自動(dòng)返回正常狀態(tài)；暫時(shí)的恒常性不能長(zhǎng)期維持，其保持時(shí)間的長(zhǎng)度取決于電路本身的參數(shù)，與外部觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)。6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，1，由門(mén)電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，1，vdd，CD，rd，r，c，6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，由2，555計(jì)時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如果5腳通過(guò)0.01F電容器接地。6.3級(jí)穩(wěn)定觸發(fā)器，1 .工作原理，正常狀態(tài)：沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)，uI是高水平。電容器先充電后放電，當(dāng)UC=0時(shí)電路進(jìn)入正常狀態(tài)：uo=0。瞬態(tài)狀態(tài)：U2觸發(fā)脈沖下降到達(dá)時(shí)

5、()電路進(jìn)入瞬態(tài)狀態(tài)，uo=1。Uo=0時(shí)，臨時(shí)正常狀態(tài)終止。6.3級(jí)穩(wěn)定觸發(fā)器，1 .工作原理，恢復(fù)期：VT傳導(dǎo)，電容c快速放電，直到產(chǎn)生UC-0，電路恢復(fù)正常狀態(tài)。6.3級(jí)穩(wěn)定觸發(fā)器，1 .工作原理，6.3級(jí)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、波形圖、電路對(duì)輸入觸發(fā)脈沖的寬度有一定要求，且必須小于tW。如果輸入觸發(fā)脈沖寬度大于tW，則需要在U2輸入端添加差分電路。因此可以得到6.3級(jí)穩(wěn)定觸發(fā)器，2 .輸出脈寬tW，輸出脈寬tW是靜電穩(wěn)定停留時(shí)間，即電容c的電壓從0到充電的時(shí)間。根據(jù)電容c的充電過(guò)程：自下而上說(shuō)明：?jiǎn)畏€(wěn)定觸發(fā)器輸出脈寬tW僅由定時(shí)分量r，c的值確定，與輸入觸發(fā)信號(hào)和電源電壓無(wú)關(guān)，調(diào)整r，c的大小可以

6、容易地改變tW。矩形脈沖的周期與輸入的觸發(fā)信號(hào)周期相同。6.3級(jí)穩(wěn)定觸發(fā)器，3，應(yīng)用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，1 .脈沖整形，短穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以整形由具有一定寬度和一定寬度的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖uO組成的輸入不規(guī)則脈沖信號(hào)uI。UO的振幅取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低水平，寬度tW取決于時(shí)序因子r和c。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的成型波形，6.3級(jí)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，2 .脈沖延遲，脈沖延遲電路通常由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器執(zhí)行。延遲時(shí)間為tW1，由一級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的定時(shí)分量r和c確定。單穩(wěn)定觸發(fā)器的延遲波形，6.3級(jí)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，3 .定時(shí)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以產(chǎn)生tW寬度的矩形脈沖，因此使用該矩形脈沖控制電路以在tW時(shí)間內(nèi)控制動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)

7、器的計(jì)時(shí)作用。計(jì)時(shí)時(shí)間為tW，可以通過(guò)調(diào)整計(jì)時(shí)分量r和c進(jìn)行調(diào)整。單穩(wěn)觸發(fā)器的定時(shí)波形，6.4施密特觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器是另一種常見(jiàn)的脈沖信號(hào)整形電路。工作特點(diǎn)：兩種正常狀態(tài)；屬于電平觸發(fā)器，慢慢變化的信號(hào)也可以用作輸入信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到特定值時(shí)，輸出電平會(huì)突變。如果輸入信號(hào)從低水平上升，則與輸入信號(hào)從高水平下降時(shí)的輸入轉(zhuǎn)換水平不同，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的輸入水平。電壓傳輸特性，輸入信號(hào)上升時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換級(jí)u，稱(chēng)為正向閾值電壓；輸入信號(hào)下降時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換級(jí)u-稱(chēng)為負(fù)臨界電壓。三角洲 u=u-u-，稱(chēng)為差動(dòng)電壓。6.4施密特觸發(fā)器，1，由門(mén)電路組成的施密特觸發(fā)器，1，R1，VO，1，vi1，vi，R2，

8、vo1，逆輸出施密特觸發(fā)器瞄準(zhǔn)；6.4施密特觸發(fā)器，由2、555計(jì)時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器，1。電路結(jié)構(gòu)和邏輯符號(hào)，2 .工作原理，6.4施密特觸發(fā)器，反向輸出，2 .工作方式，6.4施密特觸發(fā)器，(1)上升過(guò)程：詩(shī)，uo=1； uO沒(méi)有變化；輸出翻轉(zhuǎn)uo=0。2 .工作方式，6.4施密特觸發(fā)器，(2)下降過(guò)程：詩(shī)，uo=0； uO沒(méi)有變化；輸出翻轉(zhuǎn)uo=1。全面機(jī)械化： 5腳沒(méi)有連接到控制電壓時(shí) 5腳連接到控制電壓UCO時(shí)比較電壓為UCO和(1/2)UCO，2。工作方式，6.4施密特觸發(fā)器，6.4施密特觸發(fā)器，3，施密特觸發(fā)器應(yīng)用，1。波形轉(zhuǎn)換，施密特觸發(fā)器沿著緩慢變化的周期性信號(hào)轉(zhuǎn)換為邊緣陡

9、峭的矩形脈沖信號(hào)。6.4施密特觸發(fā)器，2 .波形成型，施密特觸發(fā)器可以用矩形波成型不規(guī)則波形。適當(dāng)?shù)卦黾訅翰铍妷海梢蕴岣唠娐返目垢蓴_能力。背電壓由5英尺接入的控制電壓UCO控制。從一系列其他脈沖信號(hào)中選擇大于正向閾值電壓u的輸入脈沖，以識(shí)別振幅。6.4施密特觸發(fā)器，3。振幅識(shí)別，相同輸出施密特觸發(fā)器瞄準(zhǔn)；6.4施密特觸發(fā)器，4 .多諧振蕩器配置，工作原理：電容的初始電壓為0，即通過(guò)ui=0、uo=1和r充電到c，ui=u充電時(shí)輸出翻轉(zhuǎn)uo=0。電容c通過(guò)r放電，當(dāng)以u(píng)i=u-放電時(shí)，輸出翻轉(zhuǎn)為uo=1。6.5多諧振蕩器，多諧振蕩器是常用的脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路。工作特點(diǎn)：沒(méi)有正常狀態(tài)，兩個(gè)臨時(shí)正常

10、狀態(tài)；打開(kāi)自激振蕩器-電源，無(wú)需添加觸發(fā)信號(hào)即可自動(dòng)生成矩形脈沖。矩形波除基本波外，諧波含量高，被稱(chēng)為多諧振蕩器。，自動(dòng)觸發(fā)，自動(dòng)返回，6.5多諧振蕩器、1、由閘電路組成的多諧振蕩器、1、VO、1、r、c、VI、vo1、6.5多諧振蕩器，2，555定時(shí)器組成的多諧振蕩器，1。電路結(jié)構(gòu)，6.5多諧振蕩器，2 .工作原理，開(kāi)機(jī)后電容c充電太晚，UC=0時(shí)，uo=1(初始瞬態(tài)狀態(tài))，VT關(guān)閉。如果Ucc通過(guò)R1和R2充電到c，并且充電到UC=2/3 UCC，則輸出翻轉(zhuǎn)uo=0(第二瞬態(tài))，VT傳導(dǎo)，此時(shí)電容器c通過(guò)R2和VT放電，當(dāng)UC=1/3 UCC下降時(shí)，輸出翻轉(zhuǎn)為uo=1。6.5多諧振蕩器，3

11、 .參數(shù)估計(jì)，電容充電時(shí)間t1:電容放電時(shí)間T2:電路振蕩周期t:改變電路振蕩頻率f:r，c的參數(shù)，可以改變振蕩周期和振蕩頻率。輸出波形占空比d:6.5多諧振蕩器，R2R1為d-1/2，即輸出為對(duì)稱(chēng)方波。(d 50%，6.5多諧振蕩器，4 .電路改進(jìn)-利用雙調(diào)諧多諧振蕩器、二極管的單向?qū)щ娦?，分離電容c充放電電路，然后添加可調(diào)電位器RW，就可以配置雙調(diào)諧多諧振蕩器。容量充電時(shí)間t1: t1=0.7r 1c，容量放電時(shí)間T2: T2=0.7r 2c，輸出波形工作周期D:電路振蕩周期t: t=t1t2=0.7 (R1 R2) c，6.5多諧振蕩器，由5.555計(jì)時(shí)器組成的振蕩器應(yīng)用實(shí)例-模擬聲音發(fā)

12、生器，將振蕩器a的輸出電壓u11連接到振蕩器b的555計(jì)時(shí)器的復(fù)位端(4腳)。Uo1為高層時(shí)振蕩器b振蕩，uo1為低層時(shí)重置555計(jì)時(shí)器，振蕩器b振蕩停止。這樣，揚(yáng)聲器會(huì)說(shuō)：“嗚.嗚”的間歇聲。如果頻率為諧振頻率F0，則修正的等效阻抗最小，信號(hào)最容易通過(guò)，而其他頻率信號(hào)衰減。-晶體的頻率選擇特性很好。為了提高振蕩器的頻率穩(wěn)定性，經(jīng)常使用石英晶體多諧振蕩器。6.5多諧振蕩器，3，石英晶體多諧振蕩器，555構(gòu)成的多諧振蕩器的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作可靠，調(diào)節(jié)方便。缺點(diǎn)：振動(dòng)頻率不能太高。一般不超過(guò)數(shù)百千赫。受電力波動(dòng)、溫度變化等影響，頻率穩(wěn)定性下降。F0不是電路的r，c值，而是僅與晶體的材料、幾何圖形和大小相關(guān)。-輸出頻率正常。修正自然頻率或共振頻率，6.5多諧振蕩器，晶體振蕩器，電阻R1，R2的作用：確保兩個(gè)逆變器在靜態(tài)時(shí)在在線(xiàn)放大區(qū)域工作。對(duì)于TTL逆變器，經(jīng)常使用r=0.7k 2k；對(duì)于CMOS語(yǔ)句，經(jīng)常使用r=10m。C1是耦合電容。C2作