整形电路(第24讲)2014
脉冲与整形电路
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22
UCC
uc
R1
84
2UCC/3
7
3
uo
UCC/3
t
R2
6 555
0
uc
2
5uoC10.01μF 0 tP1
tP2
t
第 一 个 暂 稳 态 的 脉 冲 宽 度 t p 1 ， 即 u c 从 U C C / 3 充 电 上 升 到 2 U C C / 3 所 需 的 时 间 ：
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8
CO TH
＜2UCC/3
TR
＜UCC/3
+U CC 8
5kΩ ∞
+1
5
A1 +
－
6
5kΩ
∞
2
+A02 +
－
5kΩ
R 4
RD Q
0
SD Q
1 3 uo
7D V
1
①R=0时，Q=1 、Q=0 ，uo=0，V饱和导通。
②R=1、UTH＞2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=0、SD=1， Q=1、Q=0，uo=0，V饱和导通。 ③R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＞UCC/3时，RD=1、SD=1， Q、Q不变，uo不变，V状态不变。 ④R=1、UTH＜2UCC/3、UTR＜UCC/3时，RD=1、SD=0， Q=0、Q=1，uo=1，V截止。
脉冲幅度Um：脉冲高低电平之间电压的最大变化值。
脉冲宽度tw：脉冲幅度为方便用户0.5 Um处脉冲前后沿之间的 时间间隔。
脉冲周期T：周期性重复脉冲序列两相邻脉冲之间看时间间隔。
上升时间tr: 脉冲上升沿0.1 Um上升到0.9 Um所需时间。
脉冲波形的产生和整形电路
脉冲波形发生器与整形电路
2.3.2 RC电路的零状态响应
动态元件的初始储能为零的状态叫零状态。零状态的
电路由外施激励引起的响应，称为零状态响应。外施激励
可以是恒定的电压或电流，也可以是变化的电压或电流。
这里只讨论直流激励引起的响应。
脉冲波形发生器与整形电路
图2.13（a）所示电路，开关S原来与“1”闭合已久，
其电压uC从0按指数规律上升到稳态值US；而电阻电压则 从0跃变到最大值US后，按指数规律衰减到0；电路中的电 流也是从0跃变到最大值 后按指数规律衰减到0。电压、
电流变化的快慢仍然取决于电路的时间U常S 数τ的大小。
R
脉冲波形发生器与整形电路
τ越大，uC上升越慢，暂态过程越长；反之，τ越小， uC上升越快，暂态过程越短。
脉冲波形发生器与整形电路
RC称为电路的时间常数，单位是秒 （s），用τ来表示，即τ=RC。
引入时间常数τ后，电压、电流的响应可 分别写成
t
uC U 0e (t≥0)
i
U0
t
e
R
(t≥0)
脉冲波形发生器与整形电路
uC衰减的快慢只与电路的时间常数τ有关，与初始储能
无关。图2.11示出了电容C在三个不同时间常数的放电电路
图2.10 RC电路的零输入响应曲线
2.时间常数
脉冲波形发生器与整形电路
从uC和i的表达式可以看出它们衰减的快慢取决于指数
中 的大小，也就是取决于1电路参数R和C的乘积，RC越
大，衰减越慢，过渡过程持RC续的时间越长；反之，RC值越
小，衰减越快，过渡过程持续的时间越短。因此，电容电
压和电流衰减的快慢，取决于电路中电阻R和电容C的乘积。
整形电路原理
整形电路原理整形电路是一种电子电路，它可以将输入信号进行整形处理，使其符合特定的要求。
在电子设备中，整形电路起着非常重要的作用，它可以将各种不规则的输入信号转换成规则的输出信号，以满足后续电路的需要。
本文将介绍整形电路的原理及其应用。
整形电路的原理主要包括信号整形、滤波和放大三个方面。
首先是信号整形，它可以将输入信号进行削波、修整和整形，使其成为规则的波形。
然后是滤波，通过滤波器可以去除输入信号中的杂波和噪声，得到干净的输出信号。
最后是放大，放大电路可以将整形后的信号进行放大，以满足后续电路的需要。
在实际应用中，整形电路被广泛应用于各种电子设备中。
比如在通信设备中，整形电路可以将接收到的信号进行整形处理，使其符合解调器的要求；在数字电路中，整形电路可以将输入的数字信号进行整形处理，以满足后续逻辑电路的需要；在音频设备中，整形电路可以对音频信号进行整形处理，使其符合音响系统的要求。
整形电路的设计需要考虑多方面的因素，比如输入信号的特性、输出信号的要求、电路的稳定性和可靠性等。
在设计整形电路时，需要根据具体的应用需求选择合适的电路拓扑结构和元器件，进行仿真和优化，以达到最佳的整形效果。
总的来说，整形电路是一种非常重要的电子电路，它可以将各种不规则的输入信号转换成规则的输出信号，以满足后续电路的需要。
在实际应用中，整形电路被广泛应用于通信设备、数字电路、音频设备等领域。
设计一个高性能的整形电路需要考虑多方面的因素，以达到最佳的整形效果。
通过本文的介绍，相信读者对整形电路的原理及其应用有了更深入的了解，希望本文能对读者有所帮助。
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
波形产生整形电路
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.施密特触发器的触发特性
逻辑符号
施密特发器有反相传输和同相传输两种电路。
uo
施密特触发器 的电压传输特性
0
下限阈值电压
UT－
UT+
ui
上限阈值电压
回差，是指当输入电压Ui由低变高时的阀值电压UT+和输 入电压由高变低时的阀值电压UT-是不相同的，我们定义 ⊿UT称为回差。
1
Uo
工作过程分析：
1.当刚加电源时，由于电容C还没有来得
及充上电荷，所以UC＝0，Uo＝UOH＝UDD。 2.UOH通过R向C充电，当充电充到UC＝UT＋ 时，电路输出发生转换，UO由UOH变成UOL ＝0V。 3.电容上的电压UC＝UT＋，又要通过R向 UOL放电，当电容上的电压放到UT-时， 电路的输出状态又发生转换。
常见的时钟秒信号源晶体振荡器
G1 1 10M G2 1 Uo
石英晶体符号 石英晶体的固有谐振频率
680P
32768HZ
30P
石英振荡器的频率取决于石英 晶体的固有谐振频率，而与外 接的电阻、电容无关，因此它 的频率稳定。
5. 压控振荡器
压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)简称VOC 振荡器的频率受一个输 入电压的控制 广泛用于自动检测、自动控制及通信电路中
电路工作波形：
Ui URi 1 2U DD
UR
Q Q
tw
只有负脉冲才能触发单稳态触发器进入暂稳态 暂稳态时间 tw 可用 RC 电路的暂稳态过程三要素公式 求出tw≈0.7RC。
整形电路原理
整形电路原理
整形电路是一种电子电路，其作用是将输入的不规则波形信号
进行整形，使其输出为规则的波形信号。
整形电路在电子设备中有
着广泛的应用，如在通信系统、计算机系统、数字电子设备等方面
都有着重要的作用。
本文将介绍整形电路的原理及其在电子领域中
的应用。
首先，整形电路的原理是利用非线性元件的导通特性，对输入
信号进行处理，使其输出为规则的波形信号。
整形电路通常由滤波器、比较器、触发器等基本电路组成，通过这些电路的组合和调节，可以实现对不同类型的信号波形进行整形处理。
比如，对于正弦波
信号，可以通过整形电路将其转换为方波信号；对于方波信号，也
可以通过整形电路将其进行滤波，去除其中的高频成分，使其变为
平滑的波形信号。
其次，整形电路在电子领域中有着广泛的应用。
在通信系统中，整形电路可以对接收到的信号进行整形处理，使其变为规则的数字
信号，方便后续的数字信号处理和解调。
在计算机系统中，整形电
路可以对输入的时钟信号进行整形处理，保证系统的稳定性和可靠性。
在数字电子设备中，整形电路也可以对输入的各种类型信号进
行整形处理，以满足不同的应用需求。
总之，整形电路是电子电路中的重要组成部分，其原理是利用非线性元件的导通特性，对输入信号进行整形处理，使其输出为规则的波形信号。
整形电路在通信系统、计算机系统、数字电子设备等方面都有着重要的应用，可以对不同类型的信号波形进行整形处理，满足不同的应用需求。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解整形电路的原理及其在电子领域中的应用。
整形电路原理
整形电路原理整形电路是指对输入信号进行处理，使其满足特定的形状和幅度要求的电路。
在电子技术领域中，整形电路被广泛应用于各种电子设备中，如通信系统、计算机系统、音频处理系统等。
整形电路的设计和应用对于保证信号的稳定性、准确性和可靠性具有重要意义。
本文将从整形电路的基本原理、常见类型和应用实例等方面进行介绍。
整形电路的基本原理是对输入信号进行处理，使其满足特定的形状和幅度要求。
在电子电路中，输入信号可能存在各种不确定性和失真，如噪声、幅度波动、频率偏移等，因此需要通过整形电路对信号进行处理，以保证输出信号的稳定性和准确性。
整形电路通过对输入信号进行滤波、放大、限幅、比较等操作，使得输出信号能够满足特定的要求，如方波、脉冲等。
根据整形电路的功能和特点，可以将其分为多种类型，如滤波器、比较器、放大器、限幅器等。
滤波器是一种常见的整形电路，其作用是对输入信号进行频率选择性的处理，滤除不需要的频率成分，输出所需的频率成分。
比较器是一种将输入信号与参考电压进行比较，输出高低电平信号的电路，常用于信号的比较和判断。
放大器是一种将输入信号进行放大处理的电路，常用于增强信号的幅度和稳定性。
限幅器是一种对输入信号进行幅度限制的电路，常用于限制信号的幅度范围，保护后级电路不受损坏。
整形电路在各种电子设备中都有着重要的应用。
在通信系统中，整形电路常用于对接收到的信号进行处理，使其满足解调和解码的要求。
在计算机系统中，整形电路常用于对输入输出信号进行处理，保证数据的准确传输和处理。
在音频处理系统中，整形电路常用于对音频信号进行放大、滤波、混音等处理，提高音频质量和稳定性。
综上所述，整形电路作为电子技术中的重要组成部分，对于保证信号的稳定性、准确性和可靠性具有重要意义。
通过对输入信号进行处理，使其满足特定的形状和幅度要求，整形电路在各种电子设备中都有着广泛的应用。
因此，对整形电路的原理、类型和应用进行深入理解和研究，对于提高电子技术的水平和应用能力具有重要意义。
整形电路第讲
u+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。
R2 R1 ui U om 0 R1 R2 R1 R2
R1 ui U om U H R2
R1 ui U om U L R2 23
R2 R1 ui U om 0 R1 R2 R1 R2
R
ui R1
－+ +
uo
当ui 减小到UL时，输出 由-Uom跳变到Uom 。
0
-Uom 小于回差的干扰不会引起 跳转。跳转时，正反馈加 速跳转。
19
ui
分别称UH和UL上下门限电压。称(UH - UL)为回差。
例：下行迟滞比较器的 输入为正弦波时， 画出输出的波形。
ui
UH
UL
t
ui
R
－+ +
R1 R2
uo
ui
Uom -Uom
14
2、基本功能 ④脚为复位端。⑥、②脚比较电压分别是 2/3VCC和1/3VCC。常用的555定时器有双极型 和CMOS两类。电源电压为+5～+18V范围。
R(4)
0 1 1 1
TH(6)
X
TR(2)
X
VT状态(7) Q输出(3)
导通 截止 导通 不变 0 1 0 不变
<2/3VCC <1/3VCC >2/3VCC >1/3VCC <2/3VCC >1/3VCC
ui t uo t
ui
+
+
uo
+Uom
-Uom
7
电路改进：用稳压管稳定输出电压。
ui
+
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Q输出(3) 0 1 0 不变 0
30
UT
2 VCC 3
UT
1 VCC 3
⑤脚接uV时：
UT u V
1 U T VCC 3 1 UT u V 31 2
经施密特触发器电路后，将正弦波信号变换成矩形波波形， 若输入是三角波，变换情况类同。除波形变换外，经施密特触 发器电路还可将不规则的输入信号波形整形为矩形波（如图a）， 也可用来鉴别和剔除不满足一定幅度的输入信号脉冲（如图b）。 针对干扰幅度，可适当调整UT+和UT- 。
uo
R2 R1 ui U om U R R1 R2 R1 R2
当uo= +UOM时：
R1
R2 R1 ui U om U R R1 R2 R1 R2
上下门限电压：
R1 R1 R2 U H U om UR R2 R2
R1 R1 R2 U L U om UR R2 R2
uo
R1
思考题：如何计算上下限？
28
2.用555定时器构成的施密特触发器电路
29
R(4) 0 1 1 1 1
TH(6) X <2/3VCC >2/3VCC <2/3VCC >2/3VCC
1 0 1 0
TR(2) X <1/3VCC >1/3VCC >1/3VCC <1/3VCC
0 1 1 0
VT状态(7) 导通 截止 导通 不变 导通
第六章 波形产生与整形电路
§ 6.3 波形整形电路
6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.3.4 电压比较器 555集成定时器 施密特触发器电路 单稳态触发器电路
§6.4 非正弦波振荡电路
6.4.1 矩形波振荡电路 6.4.2 三角波振荡电路
1
§6.3 波形整形电路
波形整形电路主要用来对那些变化
缓慢或不规则的信号进行整形，使其
uo
+UOM
t
0
-Uom
ui
0
-UOM
35
6.3.4 单稳压触发器电路
单稳态触发器是只具有一种稳定状 态的触发器。在外加触发信号的作用 下，它能够由稳态转变成暂稳态，维 持一段时间后，暂稳态结束，触发器 自动返回稳定状态。暂稳态时间决定 于电路的参数，与外加触发信号无关。 单稳态触发器广泛应用于定时、延时、 波形整形等电路中。
36
37
稳定状态（输出为低电平），单稳态（输出为高电平， 持续时间为t1）。电路要求输入触发脉冲宽度小于t1。
u c (t) u c () [u c (0 ) u c ()] e
t /
( RC)
38
t1 RC ln 3 1.1RC
单稳电路可用于：
• 定时控制：在t1时间内动作或不动作。
4
过零比较器: (UR =0时)
uo +UOM
ui
+
+
uo
0
-UOM
ui
+
+
uo
ui
uo
-UOM 0
+UOM
ui
5
若ui从同相端输入
ui
+ –
+
uo
+Uom
UR
uo
ui 0
UR 传输特性
UR：参考电压 ui ：被比较信号
-Uom
特点：运放处于开环状态。
当 ui > UR 时 ,
当 ui < UR 时 ,
－+ +
R2
uo
当u+> u- =0 时, uo= +UOM
当u+< u- =0时, uo= -UOM
u+=0 时翻转，可以求出上下门限电压。 R1 R2 R1 ui U om U H ui U om 0 R2 R1 R2 R1 R2
R2 R1 ui U om 0 R1 R2 R1 R2
ui
+
+ UZ
uo
+UZ
uo
-UZ
0
ui
电压比较器的另一种形式
——将双向稳压管接在 ui 负反馈回路上
UZ
R
R´
+
uo
9
+
1、运算放大器组成的基本比较器电路(续) （2）串联型和并联型比较器电路
10
2、集成电压比较器 普通运放作 为比较器运用 时，仅适合于 对输出翻转速 度要求不太高 的场合。集成 比较器的响应 速度较高，比 较器LM311为 200ns，而通用 型运放LM301A 为6μs。
11
2、集成电压比较器(续) 集成比较器LM311的应用比较灵活。其电源电 压可用+15V，也可在5V单电源下工作。电路通常 由⑦脚输出，可由①脚输出。应接上拉电阻。
12
比较器的特点
1. 电路简单。 2. 当Ao不够大时， 输出边沿不陡。
3. 容易引入干扰。
ui
t uo t
过零附近仍 处于放大区
uo = +Uom
uo = -Uom
6
若ui从反相端输入
uo
+Uom
UR
+
+
ui
uo
-Uom
0
UR
ui
当 ui < 当 ui
UR 时 , uo = +Uom
>UR 时 ,
uo = -Uom
7
例：利用电压比较器将正 弦波变为方波。
ui t uHale Waihona Puke tui+
+
uo
+Uom
-Uom
8
电路改进：用稳压管稳定输出电压。
15
2、基本功能 ④脚为复位端。⑥、②脚比较电压分别是 2/3VCC和1/3VCC。常用的555定时器有双极型和 CMOS两类。电源电压为+5～+18V范围。
R(4)
0 1 1 1 1
TH(6)
X <2/3VCC >2/3VCC <2/3VCC >2/3VCC
1 0 1 0
TR(2)
X <1/3VCC >1/3VCC >1/3VCC <1/3VCC
R1
R1 R2 UL U om UR R1 R2 R1 R2
UL
UH
0
-Uom
ui
22
下行迟滞比较器两种电路传输特性的比较:
ui
R
－+ +
R1 R2
uo
UL
Uom
uo
UH
0
-Uom
ui
ui UR
R
－+ + R2
uo
Uom
uo
UL UH
0
-Uom
ui
23
R1
上行迟滞比较器
1) 没加参考电压的上行迟滞比较器 R ui R1
变成边沿陡峭的信号，也可用于剔除
输入信号中的干扰信号，还可实现将
一种波形变换为另一种波形的功能。
2
6.3.1 电压比较器
电压比较器是将一个模拟电压信号 与一个基准（参考）电压相比较，以 鉴别其大小的电路。其鉴别的结果用 比较器输出的数字逻辑电平（高电平 或低电平）来表示。
3
1、运算放大器组成的基本比较器电路 （1）最简单的过零电压比较器电路
13
6.3.2 555集成定时器
555定时器是一种多功能的线性集成 电路，它能产生准确的和非常稳定的时 延或振荡信号。在它的外部配上适当的 阻容元件，就可方便地构成施密特触发 器和单稳态触发器等整形电路，以及矩 形波振荡器等脉冲产生电路。
14
1、电路组成 双排直列8脚。内部由两个电压比较器加一 个基本的RS触发器组成。
波形整形(a)
幅度鉴别(b)
32
例：R1=10k，R2=20k ，UOM=12V， UR=9V当 输入 ui 为如图所示的波形时，画出输出uo 的波形。 ui 10V
5V 0 t uo
Uom
uo
UL UH
ui
UR
R
－+ + R2
0
-Uom
ui
33
R1
ui
R
－+ +
uo
UR R1 R2
首先计算上下门限电压：
R1 R2 UH U om U R 10V R1 R2 R1 R2
R1 R2 UL U om U R 2V R1 R2 R1 R2
34
根据传输特性画输出波形图。 ui uo 10V R ui －+ 5V + 2V
UR R1
Uom
0
t
R2
uo
UL UH
0 1 1 0
VT状态(7) Q输出(3)
导通 截止 导通 不变 导通 0 1 0 不变 0
16
6.3.3 施密特触发器电路
触发器是一种具有记忆作用的部件。具 有两个基本性质：一是在一定的条件下， 输出可以维持在两种稳定状态之一并保持 不变；二是在一定的外加信号的作用下， 可从一种稳定状态转变到另一种稳定状态。 施密特触发器就是一种用电平方式触发， 并对正向和负向增长的输入信号具有不同 的阈值电平，从而使传输特性具有迟滞特 性的触发器。其电路形式很多。
R1 ui U om U L R2 24
R