第6章脉冲波形的产生与整形
脉冲波形的产生与整形a
将输入脉冲波形的某一部分固定 在特定的电平上，使得输出波形 在特定时间段内保持恒定的幅度。
实现方式
采用钳位电路，如二极管钳位电路、 运放钳位电路等，对输入信号进行 非线性处理。
应用场景
适用于需要固定信号幅度的场合， 如数字电路中的电平转换、脉冲波 形的幅度调整等。
比较器整形技术
原理
利用比较器对输入脉冲波形与参考电平进行比较，根据比较结果输 出相应的电平，从而实现对输入波形的整形。
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案例一
使用示波器对某型号激光器的脉冲输出进行测量，获取了脉冲信号的幅度、频率和波形信息，为后续的光学实验提供 了准确的数据支持。
案例二
在通信系统中，对接收到的脉冲信号进行采样测量和频谱分析，成功提取了信号的频率成分和幅度信息，为通信系统 的性能评估提供了重要依据。
案例三
在电力电子领域，对开关电源的脉冲输出进行测量和评估，发现其存在较大的谐波失真和噪声干扰，为 后续的优化设计提供了方向。
脉冲波形特性
01
02
03
04
幅度
脉冲波形的幅度通常指其最大 值和最小值之间的差值，反映
了波形的强度。
宽度
脉冲波形的宽度指脉冲持续的 时间，也称为脉冲宽度。
周期
脉冲波形的周期指相邻两个脉 冲之间的时间间隔，反映了波
形的频率。
占空比
占空比指脉冲宽度与周期之比 ，反映了脉冲在周期内的占比
。
脉冲波形分类
06
总结与展望
研究成果总结
脉冲波形产生技术
成功研发出多种脉冲波形产生技术，包括基于振荡器、数 字合成、模拟电路等方法，实现了高精度、高稳定性的脉 冲信号输出。
脉冲波形整形技术
第6章 脉冲产生、整形电路
6.3 多谐振荡器 6.3.1 用555定时器构成的多谐振荡器 一、电路组成及其工作原理
1.电路组成：仿真图6.3.1所示是用555定时器构成的 多谐振荡器。 2.工作原理：起始状态 （1）暂稳态I （2）自动翻转I （3）暂稳态Ⅱ （4）自动翻转Ⅱ
二、振荡频率的估算和占空比可调电路
6.1.2 集成施密特触发器 一、CMOS集成施密特触发器
1.引出端功能图：仿真图6.1.4所示是国产CMOS集成 施密特触发门电路CC40106（六反相器）和CC4093 （四2输入与非门）的引出端功能图。 2.主要静态参数
二、TTL集成施密特触发器
1.外引线功能图：仿真图6.1.5所示是几种常用的国产 TTL集成施密特触发逻辑的外引线功能图。 2.几个主要参数的典型值
1.振荡频率的估算 2.占空比可调电路：如仿真图6.3.3所示。
6.3.2 石英晶体多谐振荡器
一、石英晶体的选频特性 二、石英晶体多谐振荡器 1.电路组成：仿真图6.3.5所示是一种比较典型的石英 晶体振荡电路。 2.工作原理 3.CMOS石英晶体多谐振荡器：仿真图6.3.6所示是更 简单、更典型的CMOS石英晶体振荡电路。
二、阈值探测、脉冲展宽
1.用作阈值电压探测器 图 6.1.8所示是用作阈值电压探测器时，施密 特触发器的输入、输出波形，显然，凡是幅值达 到UT+的输入电压信号，均可被探测出来并形成相 应的输出脉冲。 2.用作脉冲展宽 图 6.1.9所示是用施密特触发器构成的脉冲展 宽器的电路及工作波形图。 3.用作多谐振荡器 仿真图 6.1.10 所示是用施密特触发反相器构 成的多谐振荡器。
二、可重触发单稳态触发器74122 74122 是一种比较典型的可重触发 TTL 单稳态触发器。 1.图形符号与功能表 （1）图形符号：仿真图6.2.4所示是可重触发单稳态 触发器74122的国标图形符号。 （2）功能表：见表6.2.2 2.功能说明及主要参数 （1）功能说明 （2）主要参数
脉冲波形的产生和整形—单稳态触发器(电子技术课件)
8
R
vI
O
5
CO
t
vO
O
vC
5kΩ
U+
6
2UDD/3 TH
1VDD/3
U-
C
暂稳态
t
4R
>1UDD/3 2
vI TR
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
1 R Q
0
S
T
1
OtU SS来自7 DQ1
1
1
Q
5kΩ
2VDD/3
0
3
0
OUT
输出脉冲的宽度 等于暂稳态持续时间，而暂稳态持续时间等于电容电压
单稳态触发器的应用
● 脉冲整形
● 脉冲定时
● 脉冲延时
脉冲信号经过长距离传输后，其边沿会变差
或叠加了某些干扰，这时可利用单稳态触发器
进行整形。将这些受到干扰的脉冲信号加到单
稳态触发器的输入端，输出便可得到符合要求
的矩形脉冲。
暂稳态期间输出电平的高低与输入信号状态
无关，即使输入信号不规则，也能使输出成为
<1UDD/3
2
∞
+
C1 +
－
5kΩ
U+
∞
U-
+
C2 +
－
0 R Q
1
S
T
1
7 D
1
1
0
Q
5kΩ
U SS
1
Q
3
1
OUT
（三）自动恢复稳态
数字电子技术基础第四版课后答案6
数字电子技术基础第四版课后答案6第六章脉冲波形的产生和整形[题6.1]用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。
[解]不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。
[题6.2]在图P6.2（a）所示的施密特触发器电路中，已知R110k，R230kG1和G2为CMOS反相器，VDD=15Ｖ。
（1）试计算电路的正向阈值电压ＶＴ＋、负向阈值电压ＶＴ－和回差电压△VT。
（2）若将图P6.2（b）给出的电压信号加到P6.2（a）电路的输入端，试画出输出电压的波形。
［解］R11015VT1VRTH1302V10V2(1)R11015VT1VRTH1302V5V2VTVTVT5V(2)见图A6.2。
［题6.3］图P6.3是用ＣMOS反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换电平ＶT+、VT-以及回差电压△ＶT与控制电压ＶCO的关系。
,则根据叠加定理得到[解]设反相器G1输入端电压为IR2//R3R1//R3R1//R2VCO0R1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3VTH时，IVT，因而得到（1）在I升高过程中00。
当升至IIIVTHVTR2//R3R1//R2VCOR1R2//R3R3R1//R2R1R1R1R1//R2R1R2//R3VTVTHVCOVTH1RVCORRRR//RR//R32331223 VTH时，IVT，于是可得（2）在I降低过程中0VDD。
当降至I VTHVTR2//R3R1//R3R1//R2VCOVDDR1R2//R3R3R1//R2R2R1//R3 R1//R3R1R2//R3R1//R2VVVCODDTHR3R1//R2R2R1//R3R2//R3VTR1R1R1VTH1RRRVCO323RRVTVTVT21VTH1VDDR2R2（3）（与VCO无关）根据以上分析可知，当Vco变小时，VT+和VT-均增大，但回差电压△VT不变。
[题6.4]在图P6.4施密特触发器电路中，若G1和G2为74LS系列与非门和反相器它们的阈值电压VTH=1.1V，R1=1KΩ，二极管的导通压降VD=0.7V，试计算电路的正向阈值电压VT+、负向阈值电压VT-和回差电压△VT。
第6章 脉冲波形的产生与整形思考题与习题题解
思考题与习题6-1选择题（1） TTL单定时器型号的最后几位数字为（ A ）。
A.555B.556C.7555D.7556（2）用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端CO外接10V电压时，回差电压为(B )。
A.3.33VB.5VC.6.66VD.10V（3）555定时器可以组成(ABC )。
A.多谐振荡器B.单稳态触发器C.施密特触发器D.JK触发器（4）若图6-43中为TTL门电路微分型单稳态触发器，对R1和R的选择应使稳态时：（ B）图6-43A.与非门G1、G2都导通（低电平输出）；B.G1导通，G2截止；C.G1截止，G2导通；D.G1、G2都截止。
（5）如图6-44所示单稳态电路的输出脉冲宽度为t WO=4μs，恢复时间tre=1μs,则输出信号的最高频率为（C）。
图6-44A.fmax=250kHz;B.fmax≥1MHz;C.fmax≤200kHz。
（6）多谐振荡器可产生（ B ）。
A.正弦波B.矩形脉冲C.三角波D.锯齿波（7）石英晶体多谐振荡器的突出优点是（C）。
A.速度高B.电路简单C.振荡频率稳定D.输出波形边沿陡峭（8）能将正弦波变成同频率方波的电路为（B）。
A.稳态触发器B.施密特触发器C.双稳态触发器D.无稳态触发器（9）能把2 kHz 正弦波转换成 2 kHz 矩形波的电路是（B）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（10）能把三角波转换为矩形脉冲信号的电路为（D）。
A.多谐振荡器B.DACC. ADCD.施密特触发器（11）为方便地构成单稳态触发器，应采用（C）。
A.DACB.ADCC.施密特触发器D.JK 触发器（12）用来鉴别脉冲信号幅度时，应采用（D）。
A.稳态触发器B.双稳态触发器C.多谐振荡器D.施密特触发器（13）输入为2 kHz 矩形脉冲信号时，欲得到500 Hz矩形脉冲信号输出，应采用（D）。
A.多谐振荡器B.施密特触发器C.单稳态触发器D.二进制计数器（14）脉冲整形电路有（BC ）。
第六章脉冲波形的产生与整形
① 可将叠加在矩形 脉冲高、低电平上 的噪声有效滤除；
② 可以将边沿变 化缓慢的信号波形 整形为边沿陡峭的 矩形波。
5
6.2.1 用门电路组成的施密特触发器
VOH
VDD，VOL
0，VTH
1 2
V
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，
DD
且R1
R2
分压电阻
同相输出端
反相器
反相器
反相输出端
结构：将两级反相器串接起来，同时通过分压电阻把输出端 的电压反馈到输入端，从而构成施密特触发器。
6
如何计算？
vI
vI R1
vo R2
R2
vo
R2 R1 R2
vI
R1 R1 R2
vo
(一)VI上升阶段分析：
①
当vI=0时，有：
vI
R1 R1 R2
vo
无论vo是高电平还是低电平，都使得
vI VTH， 所12 VDD
以G1门输出高电平，G2门输出低电平，即vo1=VDD，vo=0
② 当vI从0逐渐升高时，考虑到此过程同相输出端状态尚未翻
脉冲周期
占空比：脉冲宽度与脉冲周期的比值:q=TW/T
3
6.2 施密特触发器 6.3 单稳触发器 6.4 多谐振荡器 6.5 555定时器及其应用
4
6.2 施密特触发器 (P309页)
施密特触发器的主要特点：
① 输入信号在上升和下降 过程中，电路状态转换所 对应的输入电平不同。
② 在电路状态转换时，通 过电路内部的正反馈过程， 可以使输出电压波形的边 沿变陡。
第六章 脉冲波形的产生和整形
引言： 在第四章和第五章时序逻辑电路中讲到的触发器状态的翻
脉冲波形的产生与整形(全)
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8.1.2 集成555定时器的应用
➢ 多谐振荡器 ➢ 单稳态触发器 ➢ 施密特触发器
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(一) 多谐振荡器
➢ 多谐振荡器是一种产生矩形脉冲波的自激 振荡器。由于矩形波含有丰富的高次谐波， 所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。多 谐振荡器没有稳态，不需外加触发信号， 当接通电源后，便可以自动地周而复始地 产生矩形波输出。
8
5 R1 5k Ω
V-C TH 6
VR1
+ - C1
R2 5k Ω
2
TL
+
VR2 - C2
R3 5k Ω
4R
R
1
VC1(VR)
Q 3
3 v0
S VC1(VS)
7
2Q
D
T R
1
图8-1集成5G555定时器原理图 7
1、555定时器基本结构
基本RS触发器 电源端
电阻分压器
8
电压控制端 5 R1 5k Ω
VCC时，
比较器C1输出低电平， 比较器C2输出低电平，
输出端v0为高电平， 放电三极管TD截止。
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5G555定时器的功能表。如表8-1所示。
表8-1 5G555定时器的功能表
TH
× ＞2VCC/3 ＜2VCC/3 ＜2VCC/3
TL
× × ＞VCC/3 ＜VCC/3
2）通过整形电路把已有的周期性变化 的波形变换为矩形脉冲。实现这一变换功能 的过程，称作“整形”。
常用的整形电路 有单稳态触发器和施密 特触发器 。
数字电子技术基础第六章脉冲波形的产生与整形
第二节 555定时器
• 一、555定时器芯片的内部电路
第三节 脉冲波形产生电路
• 一、由555定时器芯片组成的多谐振荡器 • （一）电路结构
பைடு நூலகம்
• （三）振荡频率的估算
tW 11ln v vC C v vC C t0 W 11ln V V C C C C1 3 2 3V V C CC C 1ln 20.7R 1R 2C
tW 22ln vvC C vvC C t0 W 22ln 0 0 1 3 3 2V V C CC C 2ln 20.7R2C
T t W 1 t W 2 0 . 7 R 1 R 2 C 0 . 7 R 2 C 0 . 7 R 1 2 R 2 C
二、单稳态触发器
tW 1ln v v C C v v C C 0 tW RlC n V C V C C 3 2 C V 0 C C RlC n 3 1 .1 RC
（二）集成单稳态触发器芯片
(a) 上升沿触发，暂态为高 电平，不可重复触发
• （四）占空比可调的多谐振荡器电路
第四节 脉冲波形整形电路
• 一、施密特触发器
• 1．阈值电压 • （1）上限阈值电压 • （2）下限阈值电压 • 2．回差电压 • 3．电压传输特性曲线
（二）施密特触发器的应用
• 1．波形变换
• 2．脉冲整形
• 3．脉冲幅值鉴别
• 4．利用施密特触发器构成多谐振荡器
(b) 下降沿触发，暂态为高 电平，可重复触发
（三）单稳态触发器的应用
• 1．延时与定时 • （1）延时
vI
vO
tW