第九章脉冲波形的产生和整形
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第九章
脉冲波形的产生和整形
9.1 概述
一、获取矩形脉冲的方法
1. 脉冲波形发生电路
2. 脉冲波形整形电路
二、描述矩形脉冲特性的主要参数
9.2 施密特触发器
施密特触发电路的两个重要特点：
1. 输入信号上升和下降过程中，引起输出状态转换的输入
电平是不同的，即VT+不等于VT-。
2. 由于输出状态转换时有正反馈过程发生，所以输出电压
波形的边沿很陡，可以得到比较理想的矩形输出脉冲。
Vo
传输特性
VOH
ΔVT
VOL
0
vI
2/3VCC
1/3VCC
Vi
1/3VCC 2/3VCC
VT — VT+
ΔVT
VT+
VT —
t
vO1
t
9.2.2 施密特触发电路的应用
1. 用施密特触发电路进行脉冲整形
2. 用施密特触发电路实现波形变换
3. 用施密特触发电路进行脉冲鉴幅
9.3 单稳态(触发器)电路
特点：
①有一个稳态和一个暂稳态。
②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段
时间后自动返回稳态。
③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数。
vI
O
t
vC
2
V
3 CC
O
t
vO
O
t
二、集成单稳态电路 (74121)
t w 0.69 RTCext
可重复触发？
不可重复触发？
9.4 多谐振荡电路（自激振荡，不需要外加触发信号）
石英晶体多谐振荡电路
9.5 555定时器
流行产品:
美国Signetics公司 1972年研制，用于取代机
械式定时器。
流行的产品主要有4个：
BJT两个：555，556（含有两个555）；
CMOS两个：7555，7556（含有两7555）。
9.5.1 555定时器的电路结构和工作原理
电压比较器（Comp1,Comp2）
锁存器
输出缓冲器
OC输出的三极管（TD）
v+
v£-
C1
vO
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1
v+< v-，vO=0
v IC
vI1
v I2
VCC
8
5
6
555
2
,
vO
7
1
RD
4
3
vO
功能表（输出与输入的关系）
输
RD
入
vI1
vI2
0
X
1
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
1
1
1
X
输
出
vO
TD状态
低
导通
低
导通
不变 不变
高
截止
高
截止
9.5.2 用555定时器接成施密特触发电路
工作原理
输
入
RD
vI1
vI2
0
X
1
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
2
1
VCC VCC
3
3
1
1
1
X
输
出
vO
TD状态
低
导通
低
导通
不变 不变
高
截止
高
截止
9.5.2 用555定时器接成施密特触发电路
1. 电路组成及工作原理
VCC
(8)
(4)
5k¦¸
2/3VCC
C1
(6)
R
&
vI1
G
5k ¦¸
vI
&
1/3VCC
C2
(2)
VCC2
S
v I2
R1
5k ¦¸
(7)
vO2
T
放电端
(1)
&
1
(3)
vO1
VCC
(8)
(4)
5k¦¸
2/3VCC
C1
(6)
R
&
vI1
G
5k ¦¸
vI
&
1/3VCC
C2
(2)
VCC2
&
1
v I2
R1
(3)
vO1
S
VO
VI
电路符号
5k ¦¸
(7)
vO2
T
放电端
(1)
vI
2/3VCC
1/3VCC
t
vO1
t
2. 电压滞回特性和主要参数
Vo
（1）电压滞回特性
VOH
（2）主要静态参数
ΔVT
（a）上限阈值电压VT+
vI上升过程中，输出电压vO由高电
VOL
平VOH跳变到低电平VOL时，所对应
0
的输入电压值。VT+=2/3VCC。
（b）下限阈值电压VT —
vI
vI 下降过程中，vO 由低电平VOL 跳2/3VCC
变到高电平VOH 时，所对应的输入1/3VCC
电压值。VT—=1 /3VCC。
（3）回差电压ΔVT
ΔVT= VT+－VT—=1 /3VCC
传输特性
Vi
1/3VCC 2/3VCC
VT — VT+
ΔVT
VT+
VT —
t
vO1
t
集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器CC40106
2. TTL集成施密特触发器74LS14
14
1A 1
13
1Y 2
12
2A
3
11
2Y
4
10
3A
5
9
3Y
6
8
VSS
7
14
VDD
6A
1A 1
13
6Y
1Y 2
12
5A
2A
3
11
5Y
2Y
4
10
3A
5
4A
9
3Y
6
4Y
8
GND
CC40106
7
74LS14
VCC
6A
6Y
5A
5Y
4A
4Y
9.5.3 用555定时器接成多谐振荡电路
VCC
R1
VCC RD
4
8
P
7
R2
vC
vI1
v I2
C
3
6 5 55
vO
2
1
5
0.01¦ÌF
C1
VCC
(8)
5k¦¸
R1
2/3VCC
P
1. 电路组成及工作原理
C1
(6)
R2
(4)
R
&
vI1
G
5k ¦¸
vC
&
1/3VCC
C2
(2)
1
(3)
vO
S
v I2
C
&
vc
5k ¦¸
(7)
T
2/3VCC
放电端
(1)
1/3VCC
0
t
vo
0
t
2. 振荡频率的估算
（1）电容充电时间T1：（用三要素法计算）
1
V
VCC
CC
vC ( ) vC (0 )
3
T1 1 ln
1 ln
0.7( R1 R2 )C
2
vC ( ) vC (T1 )
VCC VCC
3
（2） 电容放电时间
T2 T2 0.7 R2C
（ 3 ） 电 路 振 荡 周 期 T
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
（4）电路振荡频率f
1
1.43
f
T ( R1 2 R2 )C
vc
2/3VCC
1/3VCC
0
vo
T1
（5）输出波形占空比q
q
T1
R R2
1
T R1 2R2
t
T2
t
0
T
二． 占空比可调的多谐振荡器电路
利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开，
再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器。
T1=0.7R1C
T2=0.7R2C
VCC
R1
占空比：
T1
T1
q
T T1 T2
0.7 R1C
0.7 R1C 0.7 R2C
R1
R1 R2
VCC
8
D2
R2
RD
4
7
D1
vI1
v I2
vC
3
vO
6
555
2
1
5
C
0.01¦ÌF
C1
9.5.4 用555定时器接成单稳态触发器
VCC
VCC RD
8
4
R
7
vC
vI
vI1
v I2
C
3
vO
6
555
2
1
5
0.01¦ÌF
C1
1. 工作原理
（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态
当vI=1时，电路工作在稳定状态，即vO=0，vC=0。
（2）vI下降沿触发
当vI下降沿到达时，vO由0跳变为1，电路由稳态转入暂稳态。
vI
O
t
vC
2
V
3 CC
O
t
vO
O
t
2. 主要参数估算
(1) 输出脉冲宽度Tw（用三要素法计算）
vC (t ) vC () [vC (0 ) vC ()]e
vC () vC (0 )
TW 1 ln
vC () vC (TW )
1 ln
VCC 0
1.1R C
2
VCC VCC
3
（2）恢复时间tre
tre=（3～5）τ2
t
vC (TW ) vC () [vC (0 ) vC ()]e
TW
vI
O
t
vC
2
V
3 CC
O
t
vO
TW
O
T
t
第9章 作业
9.3
9.22
9.4
9.9
9.17
9.18
9.19