脉冲的基础知识和反相器
2.1 脉冲基础知识和二极管的开关特性
第6章脉冲基础知识和反相器考纲要求✧了解脉冲基本概念、常见波形和矩形脉冲信号的主要参数。
✧理解二极管、三极管的开关特性，了解三极管工作在截止区和饱和区的条件、特点。
✧掌握三极管反相器的工作原理。
2.1 脉冲基础知识和二极管的开关特性1．了解脉冲的基本概念、常见波形和矩形脉冲信号的主要参数。
2．理解二极管的开关特性。
4．掌握二极管工作状态的判断。
一、脉冲的概念及波形1．脉冲的概念脉冲技术是电子技术的重要组成部分，应用广泛。
脉冲：含有瞬间突然变化、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称为脉冲。
2．常见的几种脉冲波形如图6-1-1所示。
电子技术学习指导与巩固练习2图6-1-1常见脉冲波形3．特点：（1）可以是周期性的、非周期性的或单次的。
（2）有正脉冲、负脉冲之分。
（3）各种脉冲的共同点：突变性、间断性、阶段性。
二、矩形脉冲波的主要参数1．矩形脉冲波的主要参数脉冲技术最常用的波形是矩形波、方波。
理想的矩形波如图6-1-2所示：上升沿、下降沿陡直；顶部平坦。
图6-1-2 理想的矩形波波形 图6-1-3 实际的矩形波波形实际的矩形波波形如图6-1-3所示。
主要参数：(1) 幅度V m ——脉冲电压变化的最大值。
(2) 上升时间t r ——脉冲从幅度的10% 处上升到幅度的90%处所需时间。
(3) 下降时间t f ——脉冲从幅度的90% 处下降到幅度的10%处所需的时间。
(4) 脉冲宽度t p —— 定义为前沿和后沿幅度为50%处的宽度。
(5) 脉冲周期T —— 对周期性脉冲，相邻两脉冲波对应点间相隔的时间。
周期的倒数为脉冲的频率f ，即Tf 1= 2．矩形波的分解矩形波可由基波和多次谐波叠加而成。
基波的频率与矩形波相同，谐波的频率为基波的整数倍。
矩形波的数学表达式为+++=)5sin(5)3sin(3)sin(000t A t A t A v ωωω第六章 脉冲基础知识和反相器 3 三、二极管的开关特性1．二极管的开关作用二极管的开关作用如图6-1-4所示。
反相器电路原理
反相器电路原理
反相器电路是一种基本的电子电路，用于将输入信号进行反相处理。
其原理是利用电子器件的特性，将输入信号经过放大并反向输出，从而实现输入信号的反相。
常见的反相器电路包括晶体管反相器、运放反相器等。
这里以晶体管反相器为例进行说明。
晶体管反相器电路由一个晶体管和若干个电阻构成。
输入信号通过电阻接入晶体管的基极，而晶体管的集电极则与输出端相连。
当输入信号为高电平时，晶体管处于截止状态，因此没有输出信号。
而当输入信号为低电平时，晶体管进入饱和状态，输出信号便会取反输出。
具体来说，在输入信号为高电平时，晶体管的基极电压较高，导致基极-发射极间的电压较低，使得晶体管工作在截止区。
而在输入信号为低电平时，晶体管的基极电压较低，基极-发射极间的电压较高，使得晶体管工作在饱和区。
由于晶体管是一种放大器件，它可以将输入信号的幅值进行放大。
在反相器电路中，晶体管放大了输入信号的幅值，并通过反向连接的输出电路输出。
需要注意的是，为了保证反相器电路的稳定性和工作正常，还需要合适的电阻和电源配置。
此外，还需要考虑晶体管的工作参数，如工作电流和输出电压等。
总之，反相器电路是一种常见的电子电路，通过反向连接和晶体管的放大特性，实现了输入信号的反相处理。
反相器、电容、异或门构成的脉冲发生电路
反相器、电容、异或门构成的脉冲发生电路文档下载说明Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document 反相器、电容、异或门构成的脉冲发生电路can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!脉冲发生电路是电子领域中常见的电路之一，用于产生特定频率和形状的脉冲信号。
在本文中，我们将讨论由反相器、电容以及异或门构成的脉冲发生电路。
首先，让我们简要介绍一下这些组件的基本原理，然后深入探讨它们如何结合在一起形成一个功能完整的脉冲发生电路。
反相器是一种基本的数字逻辑门，它将输入信号取反输出。
换句话说，如果输入为高电平（通常表示为逻辑1），那么输出就是低电平（逻辑0），反之亦然。
脉冲信号的产生与转换
积分电路 a)电路图 b)波形图
三、阈值电压 集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应的
临界输入信号电压，用VTH 表示。
通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈值 电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压， CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。
单稳态触发器特点是：
（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，经过一 段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持 续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参 数。
一、微分型单稳态触发器
微分型单稳态触发器 a)电路图 b)时序波形图
反相器的电压传输特性
三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理
前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进行变换， 但其输出波形并不是一个标准的时钟脉冲，为了 得到标准的时钟脉冲信号，可利用反相器对其进 行整形处理。
反相器对脉冲波形的整形和处理
a）下拉式微分电路 b）上拉式微分电路 c）积分电路
第二节 单稳态触发器
对CMOS电路来说，施密特触发器的回差电压
与电源电压VDD有关，VDD越高，回差电压越大，
且回差越大，其抗干扰能力就越强。但当回差电
压较大时要求uI的变化幅度也要大。
三、基本应用电路 施密特触发器的应途十分广泛。 (一) 波形的变换和整形
波形的变换 a)电路图 b)波形图
波形的整形 a)施密特整形 b)反相器整形
即输出脉冲宽度tw与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，tW越宽。
0
1
0
1
4. 恢复过程 暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此， 电路返回稳态后需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳 态时的数值，这一过程即为恢复过程。恢复过程所需时间tre 的 大小与放电时间常数RC 的大小有关。恢复过程结束后，才允许
矩形波的分解
2、脉冲分压器 ：
（1）电路：
（2）特点：R1两端并联一补偿电容C1。C1最佳值为：C1
R2 R1
C0
C1要适当：过小，欠补偿；过大，过补偿。补偿电容对输出波形的影响如图
Vo形成一个正的尖峰波
（3）t=t2瞬间： VI突跳到0,输入端相当于短路，Vc不能突变，仍是Vm;
Vo=VI-Vc=0-Vc= -Vm.
Vo突跳到-Vm
电容C放电，Vc随指数规律减小， Vo形成一个负的尖峰波。
特点：输出脉冲反映了输入脉冲的变化部分。
“突出变化量，压低恒压量”
（三）RC积分电路：
第十一章 脉冲基础知识和反相器
教学重点 1．了解脉冲的基本概念与主要参数。 2．理解微分电路、积分电路、脉冲分压器的基本原理， 掌握微、积分电路工作条件和作用。 3．了解二极管、三极管的开关特性及其应用。 4．理解反相器的工作原理。
教学难点
1．RC电路的过渡过程。
2．三极管开关作用。 3．MOS管反相器的工作原理。
降到幅度的10%处所需的时间。
t (4) 脉冲宽度 p ：定义为前沿和后沿幅度为50%处的宽度。
(5) 脉冲周期T ： 对周期性脉冲，相邻两脉冲波对应点
间相隔的时间。 周期的倒数为脉冲的频率f
f1 T
4、矩形波的分解：
（1）波形的合成：
（2）矩形波的分解：（反向思考！） 谐波分量越多，越近于矩形
解 (1) 求电路时间常数 = RC = 20 103 200 1012s = 4 106 s= 4 µs
由正脉冲生成负脉冲的原理
由正脉冲生成负脉冲的原理正脉冲和负脉冲是电子学中常见的两种脉冲信号，它们在许多电路和系统中都有重要的应用。
由正脉冲生成负脉冲的原理是通过适当的电路设计和信号处理实现的。
下面将详细介绍几种常见的方法。
1. 单稳态多谐振荡器（one-shot multivibrator）单稳态多谐振荡器是一种通过高电平输入产生负脉冲输出的电路。
它是由一个门电路和一个RC元件组成的。
当输入信号的上升沿到达时，门电路会输出一个短时脉冲信号。
该脉冲信号经过RC元件的充电和放电过程后，形成一个较长的高电平输出。
当输入信号的下降沿来临时，门电路会再次输出短时脉冲信号，使得输出信号产生一个负脉冲。
2. 反相器（inverter）反相器是一种能够将输入信号进行反相输出的电路。
它由一个晶体管或逻辑门电路组成。
在一个电平触发时，反相器会将输入信号的电平从高变为低，或者从低变为高。
当输入信号为正脉冲时，经过反相器输出的信号即为负脉冲。
3. 多谐振荡器（multivibrator）多谐振荡器是一种能够产生周期性脉冲信号的电路。
它由一个电容、一个电阻和两个晶体管（或逻辑门电路）组成。
其中一个晶体管（或逻辑门）负责产生高电平的输出信号，而另一个晶体管（或逻辑门）则负责产生低电平的输出信号。
通过适当的触发条件和时序控制，多谐振荡器可以生成正脉冲和负脉冲信号。
4. 电荷泵（charge-pump）电荷泵是一种能够将输入电流转换为输出电压的电路。
它由一对开关和一个电容组成。
当输入电流为正时，一个开关会打开，使电容充电。
当输入电流为负时，另一个开关则会打开，使电容放电。
这样，电容的充放电过程就会产生一个负脉冲信号。
以上这些方法只是几种常见的由正脉冲生成负脉冲的原理，实际上还有很多其他的方法和电路设计可以实现这一功能。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和设计要求选择合适的方法。
脉冲电路
脉冲电路在电子电路中，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。
电子电路中另一大类电路的数字电子电路。
它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。
数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路，它们处理的都是不连续的脉冲信号。
脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。
家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。
电脉冲有各式各样的形状，有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的，最具有代表性的是矩形脉冲。
要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度 Um 、脉冲周期 T 或频率 f 、脉冲前沿 t r 、脉冲后沿 t f 和脉冲宽度 t k 来表示。
如果一个脉冲的宽度 t k =1 ／ 2T ，它就是一个方波。
脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点，或者说脉冲电路的特点是：脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。
大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。
从所用的晶体管也可以看出来，在工作频率较高时都采用专用的开关管，如 2AK 、 2CK 、DK 、 3AK 型管，只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。
就拿脉冲电路中最常用的反相器电路（图 1 ）来说，从电路形式上看，它和放大电路中的共发射极电路很相似。
在放大电路中，基极电阻 R b2 是接到正电源上以取得基极偏压；而这个电路中，为了保证电路可靠地截止， R b2 是接到一个负电源上的，而且 R b1 和 R b2 的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。
不仅如此，为了使晶体管开关速度更快，在基极上还加有加速电容 C ，在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和；在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。
除了射极输出器是个特例，脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的，这是一个特点。
电子线路第14章
二极管在状态转换时需要一定的时间，即开 关时间。二极管的开关时间主要决定于二极管从 导通到截止的时间，即反向恢复时间。测试表明， 一般二极管的反向恢复时间在纳秒（ns）数量级 （1ns=10−9s）。例如，2CK系列硅开关二极管的 1ns=10−9s 2CK 开关时间为5ns，2AK系列锗开关二极管的开关时 间是150ns。
1 + 3 VT 2 +
I C = I CS =
VCC 12 = ≈ 1.76(mA) RC 6.8
U O = U CES ≈ 0.3 V
由此可见，Rb 、 RC 、β等参数都 由此可见 ， 等参数都 能决定三极管是否饱和。 能决定三极管是否饱和。
UI
-
100kΩ
U\= O
-
U I VCC ＞ 饱和条件可写为： 饱和条件可写为： Rb βRC
K
IF
RL
(2)加反向电压 二极管截止， 可忽略。 (2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二 极管相当于一个断开的开关。 极管相当于一个断开的开关。
VD K
UR
IS
RL
UR
RL
可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压u 控制的开关。 可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压 i控制的开关。 受外加电压 当外加电压u 为一脉冲信号时， 当外加电压 i 为一脉冲信号时 ， 二极管将随着脉冲电压 的变化在“ 态与“ 态之间转换。 的变化在 “ 开 ” 态与 “ 关 ” 态之间转换 。 这个转换过程 就是二极管开关的动态特性 动态特性。 就是二极管开关的动态特性。
uI
-
iB e
u CE
-
小于三极管发射结死区电压时， ≈0， （1）截止状态：当uI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0， 截止状态： ≈0， 三极管工作在截止区，对应图中的A IC＝ICEO≈0，uCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图中的A点。 三极管工作在截止状态的条件为： 三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
逻辑0
逻辑0
逻辑0
14.1 脉冲基础知识
14.1.1 脉冲的概念及其波形 脉冲是一种跃变信号,并且持续时间短暂
矩形波 尖顶波
常见的脉冲波形
14.1.2 矩形脉冲波
0.9Um 0.5 Um 0.1 Um
tw
Um
tr
tf
脉冲幅度
信号变化的最大值
脉冲上升沿 脉冲下降沿 脉冲宽度
V (V)
14.1.4 脉冲分压器
在脉冲电路中，经常要把 脉冲信号经过电阻分压送到 下一级，由于电路中存在各 种形式的电容，有的是下级 电路中所固有的，有的是接 线电容或寄生电容。这样， 在负载上好像并联了一个电 容Co，如图14.9所示。 为了克服Co对脉冲分压器 输出波形的影响，常在R1两 端并联C1，要使输出电压不 失真，必须使R1C1＝R2Co
2. 二极管限幅器
（1）串联限幅器
（2）并联限幅器
14.2.2 晶体三极管的开关特性及其应用
1. 晶体三极管的开关特性
+VCC RC iC Rb
+ 1
iC VCC/RC ICS
+
IB5
E D C
IB4 = IBS
IB3 IB2 B A IB1 IB=0 VCC
b
c3
T 2
uI
£-
iB e
VCE
0.7V
ICS
+
b
c3
T 2
IB3
IB2
uI
£-
iB
u CE
B
A 0.7V VCC
e
-
IB1 IB=0
uCE
（3）饱和状态：uI不变，继续减小Rb，当uCE ＝0.7V时，集电结变为
零偏，称为临界饱和状态，对应E点。此时的集电极电流用ICS表示，基极 电流用IBS表示，有: I CS VCC VCC - 0.7V VCC I I CS BS RC RC RC 再减小Rb ，IB 会继续增加，但IC 不会再增加，三极管进入饱和状态。 饱和时的uCE电压称为饱和压降uCES，其典型值为：UCES≈0.3V。 三极管工作在饱和状态的电流条件为：IB＞ 电压条件为：集电结和发射结均正偏
补偿电容C1对输出 脉冲波形的影响
脉冲分压器
14.2 晶体管开关特性
14.2.1 晶体二极管的开关特性及其应用
1. 二极管的开关特性
(1)加正向电压UF时，二极管导通，管压降UD可忽略。二极 管相当于一个闭合的开关。 V
U F IF RL
K
U F
IF
RL
(2)加反向电压VR时，二极管截止，反向电流IS可忽略。二 极管相当于一个断开的开关。
14.1.3 RC微分电路和积分电路
1. RC电路的过渡过程 （1）RC电路的充电过程
电容的充放电电路 电容器充电波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电容充电时间表 t/ uC/V 0 0 0.7 0.5 1 0.63 2 0.87 3 0.95 5 0.993
（2）电容的放电过程：
电容器放电波形
2. RC微分电路
微分电路及其波形
10
3
3. RC积分电路
积分电路是一种常用的波形变换电路，它可以把矩形脉 冲变换成三角波。
积分电路及输入、输出波形
积分电路的组成条件（1）电路的时间常数 远 远大于输入脉冲宽度tw，即=RC» tw。 （2）信号从电容两端输出
的取值：积分电路是利用电容的充、放电将矩形脉冲变为 三角波的的，因此必须满足 »tw的条件。但 的取值也不能 过大，分析表明 的取值一般要求为 ≥（3－5）tw
uCE
（1）截止状态：当uI小于三极管发射结死区电压时，IB＝ICBO≈0，
IC＝ICEO≈0，uCE≈VCC，三极管工作在截止区，对应图中的A点。
三极管工作在截止状态的条件为：发射结反偏或小于死区电压
（2）放大状态：当uI为正值且大于死区电压时，三极管导通。有
uI VBE uI IB Rb Rb
此时，若调节 Rb↓，则 IB↑， IC↑， uCE↓，工作点沿着负载线由 A 点 →B点→C点→D点向上移动。在此期间，三极管工作在放大区，
其特点为IC＝β IB。 三极管工作在放大状态的条件为：发射结正偏，集电结反偏
+VCC RC iC Rb
+ 1
iC VCC/RC IB5 E D C IB4 = IBS
第14章 脉冲的基础知识和反相器
14.1 脉冲基础知识
14.2 晶体管开关特性
数字电路的基本概念
一、模拟信号与数字信号
模拟信号——时间连续数值也连续的信号。如速度、压 力、温度等。 数字信号——在时间上和数值上均是离散的。如电子表 的秒信号，生产线上记录零件个数的记数信号等。 数字信号在电路中常表现为突变的电压或电流。 V(V)
占空比D：脉冲 宽度与脉冲周期 (a) 之比称为占空比， 即 。 tw
5
0
D
T
(b) 3.6
10 V (V)
20
30
40
50
t (ms)
图中所示为 三个周期相同 （T=20ms），但 幅度、脉冲宽度 及占空比各不相 同的数字信号。
0 10 20 30 40 50 t (ms) (c) 0 10 10 V (V) 20 30 40 50 t (ms)
D K
UR
IS
RL
UR
RL
可见，二极管在电路中表现为一个受外加电压ui控制的开关。 当外加电压 ui 为一脉冲信号时，二极管将随着脉冲电压 的变化在“开”态与“关”态之间转换。这个转换过程 就是二极管开关的动态特性。
二极管在状态转换时需要一定的时间，即开 关时间。二极管的开关时间主要决定于二极管从 导通到截止的时间，即反向恢复时间。测试表明， 一般二极管的反向恢复时间在纳秒（ns）数量级 （1ns=109s）。例如，2CK系列硅开关二极管的 开关时间为5ns，2AK系列锗开关二极管的开关时 间是150ns。
5 t(ms)
0
10
20
30 40
50
二、正逻辑与负逻辑
数字信号是一种二值信号，用两个电平（高电平和低电 平）分别来表示两个逻辑值（逻辑1和逻辑0）。 有两种逻辑体制： 正逻辑体制规定：高电平为逻辑1，低电平为逻辑0。 负逻辑体制规定：低电平为逻辑1，高电平为逻辑0。
下图为采用正逻辑体制所表的示逻辑信号：
微分电路的作用：是一种能够将输入矩形脉冲变 换为正、负尖脉冲的波形变换电路。 构成微风电路的条件：（1）电路应满足时间常 数 远小于输入矩形脉冲宽度tw的条件，即 =RC ＜＜tw。 （2）波形从电阻两端输出 的取值：微分电路是利用电容的快速充、放 电将矩形脉冲变为正、负尖脉冲的，因此必 须满足 «tw的条件。但 的取值也不能过小， 分析表明 的取值一般要求为 tw tw ≤≤