1、 脈沖信號脈沖信號 6.1 6.2 單穩態觸發器單穩態觸發器 6.3 6.4 555555定時器定時器 6.5 脈沖信號的產生方法脈沖信號的產生方法 脈沖信號的種類很多，根據脈沖出現脈沖信號的種類很多，根據脈沖出現 的形式可分為電脈沖和非電脈沖，在電子的形式可分為電脈沖和非電脈沖，在電子 線路中，使用的是電脈沖，簡稱為脈沖。線路中，使用的是電脈沖，簡稱為脈沖。 廣義的脈沖信號是指不連續的非正弦廣義的脈沖信號是指不連續的非正弦 電壓或電流，狹義的脈沖信號是指有規律電壓或電流，狹義的脈沖信號是指有規律 的突變電壓或電流。的突變電壓或電流。 常見的脈沖有矩形波、三角波、鋸齒常見的脈沖有矩形波、三角波

2、、鋸齒 波、階梯波等等。波、階梯波等等。 典型的矩形脈沖產生電路有雙穩態觸典型的矩形脈沖產生電路有雙穩態觸 發電路、單穩態觸發電路和多諧振蕩電路發電路、單穩態觸發電路和多諧振蕩電路3 種類型。種類型。 脈沖信號波形參數各不相同，在數字脈沖信號波形參數各不相同，在數字 電路中，為了定量描述脈沖波形的特性，電路中，為了定量描述脈沖波形的特性， 經常使用如圖經常使用如圖6-1所示的所示的5個基本參數。個基本參數。 (1)脈沖幅度脈沖幅度(2)脈沖上升時間脈沖上升時間 (3)脈沖下降時間脈沖下降時間(4)脈沖寬度脈沖寬度 (5)脈沖周期脈沖周期(6)占空比占空比 在數字系統中，常用以下兩種方法產在數字

3、系統中，常用以下兩種方法產 生所需要的脈沖信號：生所需要的脈沖信號： （1）利用振蕩器直接產生所需要的脈）利用振蕩器直接產生所需要的脈 沖波形。能夠自動產生脈沖信號的電路稱沖波形。能夠自動產生脈沖信號的電路稱 為多諧振蕩電路或多諧振蕩器。為多諧振蕩電路或多諧振蕩器。 （2）利用變換電路將已有的性能不符）利用變換電路將已有的性能不符 和要求的脈沖信號變換為符合要求矩形脈和要求的脈沖信號變換為符合要求矩形脈 沖信號。其變換電路本身不能產生脈沖信沖信號。其變換電路本身不能產生脈沖信 號，只能起到波形變換作用，變換電路也號，只能起到波形變換作用，變換電路也 稱為整形電路。稱為整形電路。 這類電路包括單

4、態觸發器和施密特觸這類電路包括單態觸發器和施密特觸 發器。發器。 由門電路組成的多諧振蕩器的特點：由門電路組成的多諧振蕩器的特點： （1）電路中含有開關器件，用于產生）電路中含有開關器件，用于產生 高、低電平。高、低電平。 （2）具有反饋網絡，將輸出電壓恰當）具有反饋網絡，將輸出電壓恰當 的反饋給開關器件使之改變輸出狀態。的反饋給開關器件使之改變輸出狀態。 （3）有延遲環節，獲得所需要的振蕩）有延遲環節，獲得所需要的振蕩 頻率。頻率。 1電路組成及工作原理電路組成及工作原理 一種由一種由CMOS門電路組成的多諧振蕩門電路組成的多諧振蕩 器如圖器如圖6-2所示。所示。 其原理圖和工作波形圖分別如

5、圖其原理圖和工作波形圖分別如圖6-3 （ a）、（）、（b）所示。）所示。 根據以上分析所得電路在狀態轉換時根據以上分析所得電路在狀態轉換時 的幾個特征值，可以計算出圖的幾個特征值，可以計算出圖6-3(b)中的周中的周 期值。期值。 2振蕩周期的計算振蕩周期的計算 為得到頻率穩定性很高的脈沖波形，為得到頻率穩定性很高的脈沖波形， 多采用由石英晶體振蕩器。多采用由石英晶體振蕩器。 石英晶體的電路符號和阻抗頻率響應石英晶體的電路符號和阻抗頻率響應 如圖如圖6-4所示。所示。 由阻抗頻率響應可知，石英晶體的選由阻抗頻率響應可知，石英晶體的選 頻特性非常好。頻特性非常好。 用石英晶體組成的多諧振蕩器分

6、為串用石英晶體組成的多諧振蕩器分為串 聯型和并聯型兩種形式。聯型和并聯型兩種形式。 串聯型石英晶體振蕩器電路如圖串聯型石英晶體振蕩器電路如圖6-5所所 示。示。 并聯型石英晶體振蕩器如圖并聯型石英晶體振蕩器如圖6-6所示。所示。 圖圖6-7所示是用所示是用CMOS門電路和門電路和RC微微 分電路構成的微分型單穩態觸發器。分電路構成的微分型單穩態觸發器。 (1)工作原理工作原理 穩態穩態 暫態暫態 由暫態自動返回穩態由暫態自動返回穩態 1微分型單穩態觸發器微分型單穩態觸發器 (2)參數估算參數估算 輸出脈沖幅度輸出脈沖幅度 輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度 恢復時間恢復時間 分辨時間分辨時間 以以CMO

7、S或非門組成的為例，兩個門或非門組成的為例，兩個門 之間由積分電路耦合的單穩態電路叫積分之間由積分電路耦合的單穩態電路叫積分 型單穩態觸發器，如圖型單穩態觸發器，如圖6-8所示。所示。 (1)工作原理工作原理 穩態穩態 暫態暫態 由暫態返回穩態由暫態返回穩態 2積分型單穩態觸發器積分型單穩態觸發器 (2)輸出脈沖寬度輸出脈沖寬度 由圖由圖6-9的波形圖可知，輸出脈沖寬度的波形圖可知，輸出脈沖寬度 為：為： 1212 1212 ( )(0)0 lnlnln2 0.7 ( )( ) DD W WthDD uuU tRCRCRCRC u tuUU 圖圖6-10所示為所示為TTL集成單穩態觸發器集成單

8、穩態觸發器 74LSl21的簡化邏輯結構。的簡化邏輯結構。 圖圖6-11所示是所示是74LSl21符號。符號。 電路由觸發輸入級、窄脈沖形成電路電路由觸發輸入級、窄脈沖形成電路 、微分單穩態觸發器和輸出級、微分單穩態觸發器和輸出級4部分組成。部分組成。 1電路組成電路組成 74LSl21的的3個輸入端個輸入端 均可輸入均可輸入 觸發信號，觸發信號，B是正極性觸發輸入端，是正極性觸發輸入端， 是負極性觸發輸入端。當觸發脈沖到來時是負極性觸發輸入端。當觸發脈沖到來時 ，點將產生正跳變變為高電平，點將產生正跳變變為高電平，G5使門使門 輸出也跳變為高電平。輸出也跳變為高電平。 2工作原理工作原理 1

9、2 BA A、 、 12 A A、 門電路構成的施密特觸發門電路構成的施密特觸發 器器 圖圖6-12(a)給出了由兩級給出了由兩級CMOS反相器反相器 組成的施密特觸發器。圖組成的施密特觸發器。圖6-12(b)為施密特為施密特 觸發器邏輯符號。觸發器邏輯符號。 電路有如下正反饋過程發生電路有如下正反饋過程發生 ： 1正向過程正向過程 電路有如下正反饋過程發生電路有如下正反饋過程發生 ： 2負向過程負向過程 典型的典型的TTL集成施密特觸發器是集成施密特觸發器是 CT7413，包含兩個四輸入與非凡每個與非，包含兩個四輸入與非凡每個與非 門電路由四輸入二極管與門、施密特電路門電路由四輸入二極管與門

10、、施密特電路 、電平偏移電路和推拉輸出反相器四部分、電平偏移電路和推拉輸出反相器四部分 組成。組成。 由于這一電路的輸入附加了與邏輯功由于這一電路的輸入附加了與邏輯功 能，在電路的輸出附加了反相的邏輯功能能，在電路的輸出附加了反相的邏輯功能 ，所以它又稱為施密特觸發的與非門。，所以它又稱為施密特觸發的與非門。 TTL集成施密特觸發器集成施密特觸發器CT7413的符號的符號 及其電壓傳輸特性曲線如圖及其電壓傳輸特性曲線如圖6-13所示。所示。 電路組成電路組成 圖圖6-14為為555定時器的電氣原理圖和電定時器的電氣原理圖和電 路符號，其由五個部分組成：路符號，其由五個部分組成： （1）由三個阻值為）由三個阻值為5k的電阻組成的的電阻組成的 分壓器；分壓器； （2）兩個電壓比較器）兩個電壓比較器 （3）基本）基本RS觸發器觸發器 （4）放電三極管）放電三極管T及緩沖器及緩沖器G 4 由電路框圖和功能表可以得出如下結由電路框圖和功能表可以得出如下結 論：論： 1.555定時器有兩個閾值。定時器有兩個閾值。 2.輸出端輸出端3腳和放電端腳和放電端7腳的狀態一致腳的狀態一致 ，輸出低電平對應放電管飽和，在，輸出低電平對應放電管飽和，在7腳外接腳外接 有上拉電阻時，有上拉電阻時，7腳為