文档介绍：第6章脉冲波形的产生与整形
学习要点:
555定时器的工作原理及逻辑功能
由555定时器构成单稳、多谐、施密特触发器的方法
概述
1. 脉冲产生电路和整形电路的特点
获得矩形脉冲的方法通常有两种:一种是用脉冲产生电路直接产生;另一种是对已有的信号进行整形,然后将它变换成所需要的脉冲信号。
脉冲产生电路能够直接产生矩形脉冲或方波,它由开关元件和惰性电路组成,开关元件的通断使电路实现不同状态的转换,而惰性电路则用来控制暂态变化过程的快慢。
典型的矩形脉冲产生电路有双稳态触发电路、单稳态触发电路和多谐振荡电路三种类型。
双稳态触发电路具有两个稳定状态,两个稳定状态的转换都需要在外加触发脉冲的推动下才能完成。
单稳态触发电路只有一个稳定状态,另一个是暂时稳定状态,从稳定状态转换到暂稳态时必须由外加触发信号触发,从暂稳态转换到稳态是由电路自身完成的,暂稳态的持续时间取决于电路本身的参数。
多谐振荡电路能够自激产生脉冲波形,它的状态转换不需要外加触发信号触发,而完全由电路自身完成。因此它没有稳定状态,只有两个暂稳态。
脉冲整形电路能够将其它形状的信号,如正弦波、三角波和一些不规则的波形变换成矩形脉冲。施密特触发器就是常用的整形电路,它有两个特点:①能把变化非常缓慢的输入波形整形成数字电路所需要的矩形脉冲;②有两个触发电平,当输入信号达到某一额定值时,电路状态就会转换,因此它属于电平触发的双稳态电路。
2. 脉冲电路的基本分析方法
图 6-1 RC开关电路
①开关转换的一瞬间,电容器上电压不能突变,满足开关定理UC(0+)=UC(0-)。
②暂态过程结束后,流过电容器的电流iC(∞)为0,即电容器相当于开路。
③电路的时常数τ=RC, τ决定了暂态时间的长短。根据三要素公式,可以得到电压(或电流)随时间变化的方程为
如果U(tM)=UT,它是U(0+)和U(∞)之间的某一转换值,那么从暂态过程的起始值U(0+)变到UT所经历的时间tM(见图6-2)可用下式计算:
图 6-2 从U(0+)到UT所经历的时间tM
3. 几种脉冲电路的功能简介
施密特触发器
下限阈值电压
上限阈值电压
回差电压(滞后电压):
ΔUT= UT+-UT-
施密特触发器是一种能够把输入波形整形成为适合于数字电路需要的矩形脉冲的电路。
(1)电路有一个稳态和一个暂稳态。
(2)在外来触发脉冲作用下,电路由稳态翻转到暂稳态。
(3)暂稳态是一个不能长久保持的状态,持续时间与触发脉冲无关,仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器
单稳态触发器在数字电路中一般用于产生一定宽度的矩形波
不需要外加输入信号,能自动产生矩形脉冲的自激振荡电路。
脉冲产生电路能够直接产生矩形脉冲或方波,它由开关元件和惰性电路组成,开关元件的通断使电路实现不同状态的转换,而惰性电路则用来控制暂态变化过程的快慢
多谐振荡器