第六章脈沖波形的產生和整形學習要點常用的脈沖整形電路:單穩和施密特常見的脈沖振蕩電路多諧振蕩器、環形振蕩器、晶體振蕩器555塊的組成和工作原理及應用方法6.1概述

獲得矩形脈沖的方法通常有兩種：一種是用脈沖產生電路直接產生；另一種是對已有的信號進行整形，然后將它變換成所需要的脈沖信號。為了定量描述矩形脈沖的特性，通常給出幾個主要參數。這些參數是：脈沖周期T：周期性重復的脈沖序列中，兩個相鄰脈沖之間的時間間隔。脈沖幅度：脈沖電壓的最大變化幅度。脈沖寬度：從脈沖前沿到達0.5起，到脈沖后沿到達0.5為止的一段時間。上升時間：脈沖上升沿從0.1上升到0.9所需要的時間。下降時間：脈沖下降沿從0.9下降到0.1所需要的時間。占空比q：脈沖寬度與脈沖周期的比值。

施密特觸發器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數字電路需要的矩形脈沖的電路。00116.2.1用門電路組成的施密特觸發器

（1）第一穩態:ui＝0時，uo為高電平，6.2施密特觸發器0111（1）第一種態ui＝0時，uo為高電平，。

（2）ui＝UD=0.7V時,RS觸發器不翻轉，uo仍為高電平，電路仍維持在第一種穩態。1100（1）第一穩態ui＝0時，uo為高電平。

（2）ui＝UD=0.7V時，RS觸發器不翻轉，uo仍為高電平，電路仍維持在第一種穩態。（3）ui繼續上升到UT+=UT=1.4V時，RS觸發器翻轉，uo為低電平，這是第二穩態。電路翻轉后ui再上升，電路狀態不變。0110

（1）ui＝0時，uo為高電平，這是第一穩態。

（2）ui＝UD=0.7V時，RS觸發器不翻轉，uo仍為高電平，電路仍維持在第一穩態。

（3）ui繼續上升到UT+=UT=1.4V時，RS觸發器翻轉，uo為低電平，這是第二穩態。電路翻轉后ui再上升，電路狀態不變。（4）ui上升到最大值后下降時，若ui下降到UT，RS觸發器不翻轉，電路仍維持在第二穩態。0011

（1）:ui＝0時,uo為高電平。

（2）ui＝UD=0.7V時,RS觸發器不翻轉，uo仍為高電平，電路仍維持在第一種穩態。

（3）ui繼續上升到UT+=UT=1.4V時，RS觸發器翻轉，uo為低電平，這是第二穩態。電路翻轉后ui再上升，電路狀態不變。（4）ui上升到最大值后下降時，若ui下降到UT，RS觸發器不翻轉，電路仍維持在第二穩態。（5）ui繼續下降到UT-=UT-UD=0.7V時,RS觸發器翻轉，uo為高電平，電路返回到第一種穩態。

下限閾值電壓上限閾值電壓回差電壓（滯后電壓）：ΔUT＝UT＋－UT－回差電壓為：ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝0.7V回差太小，且不能調整。1.CMOS集成施密特觸發器CC401062.TTL集成施密特觸發器74LS14

6.2.2集成施密特觸發器

施密特觸發器應用很廣，主要有以下幾方面：6.2.3施密特觸發器的應用

①波形變換。可以將邊沿變化緩慢的周期性信號變換成矩形脈沖。

②脈沖整形。將不規則的電壓波形整形為矩形波。若適當增大回差電壓，可提高電路的抗干擾能力。圖(a)為頂部有干擾的輸入信號，圖(b)為回差電壓較小的輸出波形，圖(c)為回差電壓大于頂部干擾時的輸出波形。

③脈沖鑒幅。圖6-1是將一系列幅度不同的脈沖信號加到施密特觸發器輸入端的波形，只有那些幅度大于上觸發電平U+的脈沖才在輸出端產生輸出信號。因此，通過這一方法可以選出幅度大于U+的脈沖，即對幅度可以進行鑒別。此外，施密特觸發器還可以構成多諧振蕩器等，是應用較廣泛的脈沖電路。圖6-1幅度鑒別

單穩態觸發器在數字電路中一般用于定時（產生一定寬度的矩形波）、整形（把不規則的波形轉換成寬度、幅度都相等的波形）以及延時（把輸入信號延遲一定時間后輸出）等。單穩態觸發器具有下列特點：（1）電路有一個穩態和一個暫穩態。（2）在外來觸發脈沖作用下，電路由穩態翻轉到暫穩態。（3）暫穩態是一個不能長久保持的狀態，經過一段時間后，電路會自動返回到穩態。暫穩態的持續時間與觸發脈沖無關，僅決定于電路本身的參數。6.3.1用門電路組成的單穩態觸發器

6.3單穩態觸發器（1）沒絨有觸動發信豪號時臣電路近工作鞋在穩訂態當沒阻有觸集發信虧號時場，ui為低穴電平慘。因桃為門G2的輸接入端師經電敵阻R接至VDD，VA為高麗電平掠，因蔽此uo2為低裹電平晉；門G1的兩茂個輸大入均銳為0，其穴輸出uo1為高神電平招，電柄容C兩端場的電揉壓接滋近為0。這母是電召路的午穩態岡，在算觸發決信號尊到來砌之前隱，電蘇路一委直處野于這棚個狀眨態：uo1＝1矩，uo2＝0炎。0011一.微分診型單丙穩態火觸發秩器110（2）外您加觸鞋發信檔號使堆電路趨由穩摸態翻動轉到管暫穩丸態當正螞觸發幅脈沖ui到來度時，康門G1輸出uo1由1變為0。由許于電余容電海壓不捕能躍嘉變，uA也隨膜之跳冬變到濱低電視平，篇使門G2的輸丹出uO2變為1。這顯個高扭電平識反饋蟻到門G1的輸做入端蓄，此襖時即期使ui的觸傅發信史號撤傍除，極仍能士維持偷門G1的低愛電平語輸出李。但水是電裁路的保這種諸狀態脖是不菠能長填久保戰持的醬，所坡以稱拿為暫層穩態怕。暫著穩態柳時，uo1＝0材，uo2＝1飛。0011（3）電丟容充鳴電使配電路賊由暫大穩態埋自動池返回鳴到穩籠態在暫產穩態企期間粘，VDD經R和G1的導君通工蒸作管鋸對C充電徒，隨眠著充綠電的基進行派，C上的問電荷知逐漸稼增多鴉，使uA升高黎。當uA上升泰到閾濕值電臟壓UT時，G2的輸旅出uo2由1變為0。由板于這寸時G1輸入腐觸發早信號描已經壟過去貢，G1的輸替出狀嚼態只級由uo2決定筍，所爺以G1又返名回到鮮穩定喝的高初電平塊輸出呀。uA隨之養向正曉方向致跳變患，加法速了G2的輸題出向仗低電興平變化威。最們后使梯電路聚退出鞭暫穩接態而頁進入杯穩態醉，此棍時uo1＝1耗，uo2＝0昂。脈沖遣寬度擱：tp=0貝.7玻RC當ui的寬燒度很樂寬時壓，可敞在單堤穩態節觸發攀器的娛輸入裳端加薦一個RC微分露電路鋸，否飛則，停在電蹄路由點暫穩壤態返賽回到辭穩態花時，嗎由于息門G1被ui封住殖了，嗎會使uo2的下夢降沿泄變緩藝。電路宴改進穩態乞時，ui＝1打，G1、G2均導能通。uo1＝0鞠，uA＝0仗，uo2＝0甩。ui負跳店變到0時，G1截止疾，uo1隨之撥跳變歪到1。由揮于電購容電乳壓不弱能躍健變，uA仍為0，故潑門G2截止端，uo2跳變漿到1。在G1、G2截止則時，C通過R和G1的導批通管逐放電銅，使uA逐漸煉上升綠。當uA上升充到管敵子的陽開啟戴電壓UT時，奮如果ui仍為毫低電匯平，G2導通詠，uo2變為0。當ui回到溝高電懶平后渾，G1導通伙，C又通趙過R和G1的導卡通管袍充電指，電挖路恢肢復到顯穩定揪狀態荷。TR-A、TR-B是觸占發信蘭號輸筑入端窄，TR+是上沙升沿纖有效盆的觸稿發信焦號輸與入端富。Rex敗t/Cex遺t、Cex慮t是外葛接定沿時電壤阻和捆電容嗚的連帝接端升，外是接定籌時電愚阻R（R=1朱.4堡kΩ休～4扎0k節Ω）接在VCC和Rex辣t/Cex參t之間淹，外路接定宜時電庸容C（C=1液0p存F～種10丈μF等）接在Cex削t（正）言和Rex默t/Cex威t之間沿。74成12時1內部瓣已設云置了冒一個2kΩ的定曠時電哥阻，Rin是其肅引出且端，敬使用骨時只嘗需將Rin與VCC連接諒起來熱即可篩，不舌用時灘則應者將Rin開路媽。74隱12知1的輸女出脈寶沖寬惠度：tp≈0昂.7RC6.址3.桑2集成謠單穩向態觸釋發器TR-A、TR-B是兩個下降沿有效的觸發信號輸入端，TR+A、TR+B是兩個上升沿有效的觸發信號輸入端。Q和是兩個狀態互補的輸出端。Rext/Cext、Cext、Rin3個引出端是供外接定時元件使用的，外接定時電阻R（R=5kΩ～50kΩ）、電容C（無限制）的接法與74121相同。RD為直接復位輸入端，低電平有效。當定時電容C＞1000pF時，74122的輸出脈沖寬度：tp≈0.32RC74陷12釘2的輸柳出脈愛沖寬名度：tp≈針0.鄙32RC§6.耳4多諧壁振蕩此器特點答：不膝需要側外加損觸發環信號跨，電您路自厭激振心蕩，爺沒有支穩態望。用途爽：產感生脈件沖方憑波。6.串4.夜1用門則電路頸構成曠多諧綠振蕩到器一、蒼對稱伐式多悟諧振義蕩器UI1UO2UO1UI211C1C2G1G2RF1RF26.競4.訴2環形券振蕩旺器假設Ui1=Uo3↑，則Uo1↓，Uo2↑。由于敢電容色兩端輕電壓皇不能倦突變抽，因鵝此當Uo1發生↓時，Ui3也↓，從路而使Uo保持防高電示平，些即Uo1=UoL，Uo2=UoH，Uo=UoH，此時帳為暫桃穩態Ⅰ。但技此暫哲態不制能長左久維火持，勞當Uo1輸出道低電釘平時付電容C進行積充電丑，等獲效電法路如逃圖(b)所示(此處族忽略貨了各鞋個門多的輸錄出電棟阻和彎輸入閑電阻伯的影鋸響)。隨昌著C充電Ui3不斷樹上升襪，當Ui3≥UT后，憂電路略翻轉體為門G3導通涼、門G1截止慎、門G2導通烤的暫顏穩態Ⅱ。這逢時Uo1=UoH，Uo2=UoL,Uo=UoL，電容C又將侮放電租，等些效電止路如爽圖(c)所示喉。隨坦著C放電李，Ui3不斷踢下降躺，當Ui3＜UT時電核路又乘會翻伴轉到渴門G3截止巨，門G1導通板，門G2截止李的暫銜穩態Ⅰ，并礙重復柔以上默過程筑。電坊路的炮工作延波形猾如圖(d)所示治。RC環型巨振蕩懸器主彼要參阿數估叼算如完下。石輸出閱電壓撐幅值鞋：振蕩猜周期竊：圖6-增2給出萄了常禍用的宿兩種陷多諧功振蕩致器電彩路。饒振蕩幸周期川均為T≈1餃.4RC，圖(b)電路圓中R1=R2=R(小于1kΩ圖)，C1=C2=C=1蔬00遷p閑F~爆10裙0μF，可輸播出對革稱方癥波。責這些角電路陜的優撒點是紹結構躬簡單壤，勾調節旋頻率椅方便訊，但狀頻率如穩定憑度不踩高。雅為了茶提高服振蕩艘器的幼頻率疾穩定黎度，法往往豬使用聚石英儲晶體抄多諧筆振蕩介器。眠石英惡晶體比的固店有諧資振頻煙率十回分穩澆定，批其符興號及有電抗稼頻率險特性沸分別如圖6-秧3(a)、杜(b)所示胳，當微頻率打為諧徹振頻歐率f0時，做石英宇晶體冶的等信效阻產抗最代小，就信號糠最容披易通初過，拐而其源它頻渠率信籌號均伴被衰右減掉句，因此絡振蕩娘電路最的工仗作頻執率僅馬決定咱于石痰英晶鄙體的緞諧振進頻率f0，而與蒙電路刑中的R、食C數值現無關。6.委4.憂3石英舞晶體幣多諧冬振蕩法器圖6-業2常用搶的多希諧振旺蕩器圖6鵝-3石英拼晶體(a)符號漂；(b)電抗王頻率疲特性圖6-凈4為常綱用的偷幾種祝石英質晶體宅振蕩價器，用其中圖(a)是將圖6-霧2(b)對稱威多諧疏振蕩叢器中略的耦普合電騎容C與晶脆體串齒接構炊成的捐晶體塊多諧涂振蕩愉器。圖(b)是將圖(a)中的太耦合券電容藝改換姓成耦湖合電麻阻，責晶辜體振弦蕩頻拳率可疑在1MH抗z~踢20湖M銳Hz內選隨擇。圖(c)、萍(d)為兩剝種實塵用晶公體多夏諧振醒蕩器色。圖(c)中C2的作口用是賄防止旗寄生組振蕩熔，R1、R2可在0.聾7kΩ厭~2象k葛Ω之間啊選擇介。實譯際應筑用中開，為淹了改徒善輸舍出波圓形和曉增強崖帶負粥載能諷力，賢通常搖還在Uo輸出端浙再加特一級狹反相再器。圖6耀-4幾種許常用互的石墓英晶番體振么蕩器6.弟5.設1繼55睛5定時偽器的攜電路漂結構芹與功嬸能圖6-件5扭55偏5定時分器電路球結構6.斜5陶55虧5定時衡器及搬其應籠用圖6-譯5中，臺比較貨器C1的輸膏入端U6(接引盤腳6)稱為雖閾值款輸入拐端，圾手冊聚上用TH標注冤，比濫較器C2的輸伸入端U2(接引堵腳2)稱觸兆發輸役入端均，手職冊上傾用TR標注耳。C1和C2的參積考電務壓(電壓鋪比較挽的基復準)UR1和UR2由電字源UCC經三才個5kΩ的電如阻分豪壓給魂出。再當控控制電去壓輸退入端UCO懸空駝時，，退；若UCO外接井固定涌電壓糠，則拉。RD為異侍步置0端，辛只要綠在RD端加惠入低擁電平酸，則全基本RS觸發能器就丘置0，平腿時RD處于兇高電回平。定時喪器的營主要框功能眨取決堂于兩傳個比四較器帥輸出響對RS觸發葵器和排放電抄管V1狀態鋼的控室制。當時，退比較爛器C1輸出柳為0，C2輸出趣為1，基特本RS觸發時器被暗置0，V1導通赴，Uo輸出興為低忌電平畢。當時，C1輸出失為1，C2輸出富為0，基售本RS觸發緒器被夠置1，V1截止架，Uo輸出攜高電翁平。準當狹時吧，C1和C2輸出伏均為1，則丘基本RS觸發何器的序狀態坑保持乖不變州，因習而V1和Uo輸出泉狀態穗也維肌持不浮變。表6-紫1賊55伏5定時熱器功鈴能表6.泊5.紹2愧用5陳55定時前器接炎成的紋施密詳特觸房誠發器（1）當ui＝0時，垃由于售比較釘器C1種=1濾、C交2=鬼0，觸發被器置1，即Q＝1晚、，uo1賴＝uo＝1廟。ui升高懇時，茶在未胡到達2VC羊C/總3以前異，uo1晨＝uo＝1的狀蝴態不冷會改列變。（1）當ui＝0時，騎由于惕比較五器C1歪=1息、C蘿2=尊0，觸發嘉器置1，即Q＝1煉、，uo1淋＝uo＝1蒜。ui升高邊時，譽在未希到達2VC柱C/緞3以前鉆，uo1讓＝uo＝1的狀喘態不爹會改餅變。（2驅）ui升高到2VC演C/渣3時，棋比較掀器C1輸出閣為0、C2輸出弄為1，觸葡發器鵝置0，即Q＝0探、，uo1扣=uo=0泉。此后丹，ui上升偉到VCC廊，然后說再降徑低，何但在趕未到醉達VC拼C/充3以前丙，uo1煎＝uo＝0的狀俗態不府會改依變。（1）當ui＝0時，戲由于堤比較蓬器C1冠=1雹、C欠2=伸0，觸發琴器置1，即Q＝1面、，uo1犬＝uo＝1博。ui升高販時，修在未議到達2VC些C/墨3以前妙，uo1黃＝uo＝1的狀汪態不嫁會改敵變。（2哀）ui升高到2VC葉C/水3時，兵比較喉器C1輸出污為0、C2輸出炕為1，觸辱發器討置0，即Q＝0附、，uo1杰=uo=0玩。此后虎，ui上升捧到VCC絨，然后偉再降赴低，悔但在丘未到鈔達VC浸C/姜3以前籍，uo1夫＝uo＝0的狀仙態不付會改哥變。（3）ui下降到2VC混C/旬3時，隙比較婚器C1輸出靠為1、C2輸出僅為0，觸愈發器材置1，即Q＝1決、，uo1窩=uo=1械。此后蛙，ui繼續誕下降怕到0，但uo1洗＝uo＝1的狀道態不希會改拔變。6.惡5.賊3付用5晶55定時曬器接霉成的他單穩互態觸甲發器圖6-惰6用55興5定時詳器構住成的飛單穩費觸發財器電路訪圖圖6-美7用55纏5定時虹器構倚成的絲式單穩沒觸發鵲器波形而圖1)工作判原理淚①靜止候期：觸高發信漿號沒止有來縮慧到，Ui為高躁電平重。電飯源剛倡接通沙時，古電路謝有一宰個暫渠態過投程，服即電玻源通古過電顯阻R向電莖容C充電賣，鋤當UC上升希到槽時斑，RS觸發麗器置0，Uo=0愉，V1導通滴，因光此電松容C又通孫過導辣電管V1迅速兩放電盯，直畫到UC=0作，電路顏進入木穩態槽。這伴時如告果Ui一直誦沒有觸發濃信號乓來到珍，電揭路就秧一直喚處于Uo=0的穩鋪定狀器態。②暫穩盾態：外量加觸左發信蔑號Ui的下肢降沿跳到達歐時，想由于，RS觸發想器Q端置1，因拐此Uo=1歐,賢V1截止蜜，UCC開始敵通過兼電阻R向電盒容C充電辰。隨邀著電傲容C充電晝的進核行，UC不斷富上升勝，趨失向值UC(∞垂)=UCC。Ui的觸痛發負畢脈沖擺消失溪后，U2回到呈高電在平，這在期間牲，RS觸發派器狀炸態保脊持不詞變，息因此鏡，Uo一直溪保持影高電強平不者變，斧電路折維持毅在暫騰穩態墾。但界當電抖容C上的箭電壓適上升熱到民時，RS觸發擊器置0，電坊路輸序出Uo=去0，V1導通窗，此蘭時暫斤穩態催便結掘束，宜電路抱將返虛回到堪初始注的穩淘態。③恢復蘿期：V1導通臟后，積電容C通過V1迅速女放電迅，使UC≈0層，電路虛又恢鐵復到哈穩態置，第怒二個車觸發悅信號莊到來糠時，巴又重采復上砍述過螺程。常輸出貍電壓Uo和電戒容C上電戶壓UC的工遷作波臉形如財圖6-愿7所示紙。圖6-府7用55廣5定時小器構薯成的屈單穩蹈觸發警器波形輔圖2)輸出閑脈沖融寬度TW輸出歡脈沖黨寬度TW是暫們穩態狡的停米留時單間，鋪根據序電容C的充饑電過抽程可債知：圖6-盾6所示蠟電路況對輸蘿入觸波發脈概沖的棍寬度柄有一松定要田求，茅它舌必須禿小于TW。若輸及入觸員發脈嘴沖寬佩度大攻于TW時，克應在U2輸入扇端加RiCi微分鴉電路輔。圖6-魔8用55笑5定時齒器構閥成的轎多諧紐奉振蕩息器電路吐圖6.左5.戶4廉用5躲55定時啊器接哪成的丑多諧謝振蕩棍器圖6-摔9用55冤5定時皇器構雞成的醋多諧辨振蕩觸器波形宣圖1)工作狡原理恩多諧拜振蕩棒器只喊有兩誤個暫首穩態洪。假狐設當塘電源謎接通趴后，敬電路茶處于始某一演暫穩固態，飄電容C上電謀壓UC略低舉于，Uo輸出偽高電總平，V1截止繳，電合源UCC通過R1、R2給電楚容C充電沖。隨吃著充覺電的銅進行UC逐漸蟻增高慢，但棒只要，輸含出電攀壓Uo就一揪直保堵持高課電平筑不變設，這術