实验3.8 脉冲整形与发生电路
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。
脉冲产生与整形电路
波形，测出Vo的周期T和负脉冲宽度（电容C的充电时间t1）并与理论计算值比较。 ③将电位器Rw从大到小旋动，观察Vo脉宽t1和周期T随Rw的变化，做出定
2、思考题 （1）微分型和积分型单稳态触发器电路所允许的最高触发脉冲频率由什
么因素决定？ （2）555集成定时器构成的单稳态触发器输出脉宽和周期由什么决定？ （3）555集成定时器构成的振荡器其振荡周期和占空比的改变与哪些因素
有关？若只须改变周期，而不改变占空比应调整哪个元件参数？
Hz，用示波器显示并画出Vs、Vi、Vo波形。测绘电压传输特性，算出 回差电压△V。
图8-11 环形多谐振荡器测试电路
实验内容
2. 混合电路设计 （1） 设计任务 ①设计一个用与非门组成的自激多谐振荡器，要求其工作频率为10
KHz，通过实验调整元件参数。
②设计一个如图8-12所示的压控振荡器，将电位器Rw从大到小旋动，
值相比较。
图8-10 微分型单稳态触发器测试电路
表8-1 微分型单稳态触发器测试表
R(Ω) C(μf)
计算值 tw
示波器读数
510//510
0.0 0.0 12
510
0.0 0.0 12
实验内容
（3）施密特触发器测试 ①用555定时器构建施密特触发器测试电路，如图8-11所示。 ②被整形变换的电压为正弦波Vs，由音频信号源提供，Vs的频率为1K
实验基础知识
（3）用定时器555构成施密特触发器，如图8-3所示
图8-3 施密特触发器
实验基础知识
数字电子技术基础-脉冲整形与产生电路
脉冲整形与产生电路用于对脉冲波形进行变换 以及产生数字电路中的时钟，是数字电路中不 可缺少的部分。本章介绍施密特触发器、单稳 态触发器、方波发生器。
10-1
1. 理想脉冲信号
理想脉冲信号的上升沿和下降沿都非 常陡。
2. 实际的脉冲信号
几个概念： 脉冲周期Ｔ：在周期性重复的脉冲系列中， 两个相邻脉冲的间隔时间。 脉冲幅度Vm：脉冲电压的最大变化幅度。
电路中R的数值应该足够大，一般取2～10 MΩ。目前各种谐振频率的 石英晶体已经成为系列产品，所以可以组成各种工作频率的振荡器。 在各种单片机、时钟等芯片中常使用这种振荡器作为时钟信号源。 例如，
图10-30所示的是74HC04组成的石英晶体振荡器电路，该电路可以作 为数字系统的时钟源使用，图中用一个非门产生振荡，用另外一个非门对 振荡产生的波形整形后输出。
《555定时器800例》 《新555定时器800例》
555定时器产品：
国际上各大电子器件公司都有各自的555 定时器，型号繁多，但所有的TTL产品型号的 最后3位数码都是555，所有的CMOS产品型号 的最后4位数码都是7555，并且它们的逻辑功 能与外部引线排列都相同。
单555型号的最后几位数码 双555型号的最后几位数码 优点 电源电压工作范围 负载电流
1．振荡器的组成 振荡器电路包含一个放大器和一个反馈网络，如图10-26
所示，振荡器产生振荡的条件是放大器的增益A与反馈网络 的反馈系数F相乘必须大于1，同时放大器和反馈网络的总相 移必须等于360o的n倍（n为整数），只有这样，才能保证某 一频率的信号在回路中不断地得到放大，最终产生振荡。振 荡器的振荡频率取决于反馈网络的选频能力，使用石英晶体 选频，可以使振荡频率非常稳定。
脉冲电路的产生和整形电路
2
3.几种常见的脉冲波形
常见的波形有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。
3
如何获得矩形脉冲信号？ （1）利用整形电路对不符合要求的脉冲信号 进行整形；
（2）利用脉冲振荡器直接产生脉冲信号；
矩形脉冲的特性： 为了定量描述矩形脉冲的特性通常给出几个主要参数。
2)暂稳态： ui负脉冲到来时刻，因ui＜VCC/3为0， uc 仍为0， ∴ uo由0变为1，放电管T截止，VCC经R对C充电，电路进入暂稳态。
3）暂稳态自动恢复到稳态：当uc充电到2VCC/3为1时， ui负脉冲已消 失ui =1， ∴输出uo＝0，T导通，C放电，电路自动恢复到稳态。
VCC
ui
0 twH twL
t
电路
工作波形
接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0， T导通，C通过R2和T放电，uc下降。当uc下降到VCC/3时，uo又由0 变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在 输出端uo产生了连续的矩形脉冲。
2.电路组成、工作原理
振荡后,电路没有稳态,只有两个暂稳态在作交替变化， 是无稳态电路。
属于脉冲产生电路。
二.电路组成、工作原理
1、方法
①先构成施密特触发器; ②加R2在VI和VO之间，VI 和地之间接C;
2.电路组成、工作原理
VCC
uc
R1
84
2VCC/3
7
3
uo
VCC/3
R2
6 555
0
t
uc
2
5
uo
C
1
0.01μF
脉冲的产生和整形电路
（b）可重复 触发单稳态触 发器工作波
脉冲的产生和整形电路
1.3 施密特触发器
返回
1.3.1 门电路构成的施密特触发器
1.工作原理 CMOS门组成的施密特触发器，电路是把两级反相器串接，再通过分 压电阻把输出电压反馈到输入端即可。
由CMOS门组成的施密特触发器
脉冲的产生和整形电路
1.3 施密特触发器
（b）矩形波
脉冲波形
（c）尖峰波
（d）锯齿波
获得矩形脉冲主要有两种途径：一种是利用脉冲信号发生器直接产
生符合要求的矩形脉冲，另一种就是利用整形电路对已有信号进行变换，
最终得到符合要求的矩形脉冲。
脉冲的产生和整形电路
1.2 单稳态触发器
返回
1.2.1 门电路构成的单稳态触发器
1.工作原理 1）无触发信号，电路处于稳态 2）触发信号到来，电路进入暂稳态 3）电路自动从暂稳态回复至稳态 2.电路波形
1.5 555定时器
2.555定时器构成的施密特触发器
谢谢观看！
脉冲的产生和整 形电路
脉冲的产生和整形电路
1.1
脉冲电路概述
返回
1.2
单稳态触发器
1.3
施密特触发器
1.4
多谐振荡器
1.5
555定时器
脉冲的产生和整形电路
1.1 脉冲电路概述
返回
脉冲信号可以是周期性重复的，也可以是非周期性的，更广义地讲， 凡是不具有连续正弦波形状的信号都可以通称为脉冲信号。
（a）方波
根据内部器件类型可分为双极型（TTL型）和单极型（CMOS型）
1.电路结构
555定时器引脚图
脉冲的产生和整形电路
1.5 555定时器
数字电子技术基础第十章 脉冲发生和整形-精品文档
时间。
10.5 555定时器及其应用 10.5.1 555定时器 （数/模混合IC） 一、电路结构 由电压比较器（C1,C2） 触发器 输出缓冲器（G3,G4） OC输出的三极管（TD） 组成
二、功能表（输出与输 入的关系）
输
入
输
出
R D
0 1 1 1 1
R D
0 1
入
输
出
V I1
X
VI2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通 截止 截止
1
1 1
2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V CC 3 3 2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V CC 3 3
不变 不变
V ,使电路状态发生转变的 值 V I T ? V ,使电路状态发生转变的 值 V I T ?
10.5.4 用555接成多谐触发器
输
入
输
出
R D
0 1 1
V I1
X
VI2
X
VO
0 0
TD
导通 导通
1
1
2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V CC 3 3 2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V CC 3 3
不变 不变
1
1
截止
V I1
X
VI2
X
VO
0 0 1 1
TD
导通 导通 截止 截止
2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V CC 3 3 2 1 V CC V CC 3 3 1 2 V CC V C接成施密特触发器 工作原理 输
数字电子技术脉冲波形的产生和整形
数字电子技术脉冲波形的产生和整形数字电子技术在现代电子领域中扮演着重要的角色。
脉冲波形的产生和整形是数字电子技术中的一项基础技术，它在数字信号处理、通信系统、计算机科学等领域中得到广泛应用。
本文将探讨数字电子技术脉冲波形的产生和整形的原理、方法以及应用。
一、数字电子技术脉冲波形的产生原理数字电子技术脉冲波形的产生基于逻辑门电路的输出状态变化。
逻辑门电路由多个逻辑门组成，逻辑门的输入和输出可以是0或1。
通过逻辑门的组合和控制，可以产生各种复杂的波形。
例如，当使用非门电路时，其输出与输入相反。
如果输入为0，则输出为1；如果输入为1，则输出为0。
通过在非门电路后面串联非门电路，可以得到一个稳定的高电平或低电平信号。
通过适当的时钟控制和信号切换，可以产生各种脉冲波形。
二、数字电子技术脉冲波形的整形方法1. 单稳态整形电路单稳态整形电路可将输入的窄脉冲波形整形为较宽的方波信号，以确保输入脉冲的稳定性和准确性。
单稳态整形电路的核心是单稳态多谐振器，其通过一个触发器和适当的电容电阻网络实现。
输入脉冲触发触发器，逐渐充放电电容，最终输出一个较宽的方波脉冲。
2. 升降沿整形电路升降沿整形电路能够将输入脉冲波形的上升沿和下降沿进行整形，使其变得更为陡峭和准确。
升降沿整形电路由施密特触发器、比较器和延时电路等组成。
在输入脉冲波形的上升或下降沿触发触发器，输出经过比较器和延时电路后得到整形后的脉冲波形。
三、数字电子技术脉冲波形的应用1. 数字信号处理数字信号处理是数字电子技术的重要应用领域之一。
脉冲波形的产生和整形技术在数字信号处理中起到至关重要的作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形，可以实现信号滤波、频率分析、解调等功能。
2. 通信系统在通信系统中，数字电子技术脉冲波形的产生和整形对信号的传输和接收起着重要作用。
通过产生和整形不同的脉冲波形，可以实现数据的编码、解码、调制和解调等功能，提高信号传输的可靠性和效率。
3. 计算机科学在计算机科学领域，数字电子技术脉冲波形的产生和整形广泛应用于时序控制、时钟信号生成、数据同步等方面。
脉冲产生与整形电路实验报告
脉冲产生与整形电路实验报告一、实验目的本实验的主要目的是通过脉冲产生与整形电路实验，掌握脉冲信号的产生和整形基本原理，并学会使用555定时器、多谐振荡器等电路元器件进行实现。
二、实验原理1.脉冲产生电路原理脉冲信号通常是由正弦波信号经过整形电路处理得到的。
正弦波信号经由非线性电路处理，波形就会变形，产生各种脉冲信号。
其中，在整形电路中，最常用的是555定时器产生的脉冲信号。
555定时器是一种通用的集成电路，内部包含比较器、多谐振荡器等功能电路，经过调整参数，可以快速产生各种类型的脉冲信号。
2.整形电路原理整形电路在信号处理中的作用是根据信号的幅值、频率和相位等特性，将输入信号转化成特定形式的输出信号。
通常的整形电路包括正弦波整形电路、方波整形电路、脉冲整形电路等。
其中，最常见的脉冲整形电路是单稳态多谐振荡器电路。
该电路采用多谐振荡器，输出一个脉冲信号，带有“占空比”的特点。
这个信号由一端持续保持高电平，另一端持续保持低电平，长度和时间间隔具有可调性。
三、实验内容与步骤1.实验器材：555定时器、74LS123、电路板、导线等。
2.实验步骤：(1) 确定实验电路，根据电路原理图进行串联连接，构成脉冲产生与整形电路。
(2) 对寄存器电路写数据，设置电路元器件的参数，如输入电压的范围、输入电压的幅度等。
(3) 打开开关，接通电源，通过示波器观察脉冲信号的变化情况，并确定产生的脉冲信号的相位和频率等参数。
(4) 调整电路参数，不断进行实验测试，并对比不同参数下输出信号的差异，获得更多的实验结果。
四、实验结果与分析在实验中，我们通过脉冲产生与整形电路实验，成功地实现了脉冲信号的产生与整形，并对不同参数下的信号进行了调节和分析。
经过实验，我们发现脉冲信号的产生有较高的可调性，可以根据需要在一定范围内进行调节，以获得不同形式的输出信号。
而整形电路在处理各种信号时都具有优良的效果，可以更加精细地控制脉冲信号的特性。
脉冲产生与整形电路
R3 R5 10k?
IC 2
78 4 3
2 NE555
u
R4
O1
10k? 150k?
78
4 100 ? F
3 + u O2
2 NE555 C4 B
C1
+
65
10? F0.01C?2 F
1
C3
65 1
0.01 ? F
8?
u o1 u o2
第六章 小 结
一、555 定时器 是一种多用途的集成电路。只需外接少量阻容元 件便可构成各种脉冲产生、整形电路，如 施密特触发 器、单稳态触发器 和多谐振荡器 等。
1. 图形符号 TR ? TR? (TR? A ? TR?B )
下降沿触发输入
TR–A TR–B
上升沿触发输入 TR+
1 &1
>
非重复触发
Q
内接接定时电阻引出Rin端t
外电接阻定、时电容VCRC ext
Cext / Cext
? RI ? CX ? RX/CX
Q
? 表示不属于逻辑状态连接
2. 功能表 TR ? TR? (TR? A ? TR?B ) 3. 主要参数
RF =10 ? 100 M?
6.1.3 多谐振荡器应用举例
一、秒信号发生器
R
T?触发器
1
1
FF 0 Q0 FF 1 Q1
C1
C1
FF 14 Q14 FF 15 Q15
C1
C1
C1
C2 32768Hz 16384Hz 2 Hz 1 Hz
二、模拟声响电路
+5V
R1 10k? R2 100k?
IC 1
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根据给定节拍脉冲波形，得出：M=4，且 F0=Y0+Y1=Y0Y1 F1=Y1+Y2=Y1Y2
F2=Y2+Y3=Y2Y3
用同步置“0”法实现M=4。
F0
&
F1
& &
F2
Y0 Y1 Y 2 Y3 Y 4 Y5 Y6 Y 7
74LS138 E1 E2A E2B A 2 A 1 A 0
“1”
“1”
EP
“0”
QD
QC
&
QB QA
CR “1” ET
CP D
Co 74LS161
LD
C
B
A
161构成四进制
加法计数器。
1 3
CP 1 2 3 4 1 2 QA 3 4 t
t
QB t F0 Y0 Y1 Y0 Y 1 t t t
F1
Y1 Y2 F2 Y2 Y 3 Y2 Y3
Y1 Y2
步骤:
挡、电阻2K挡或将导线连接+5V 电源与输出发光二极管等方法检查导线导通情况，当 万用表发出蜂鸣声、阻值示数约为0或发光二极管亮 时，均表示导线导通。
四、实验原理及步骤
根据给定的节拍脉冲波形，使得Yo～YM-1依次出现 “1”，由一个循环得出计数器进制数M，用同步置 “0”或异步清“0”法实现M进制计数，通过译码电路 可产生M个节拍输出(可附加所需逻辑门）。
用计数器、译码器实现 节拍脉冲发生电路框图
CP
时钟
计 模数 M 器
译 码 器
Y0 Y1
YM-1
2.根据给定161芯片的管脚图，按设计电路图将计数 器连接成M进制,(注意:计数器的QD～QA输出端的低位QA 接入译码器的输入端低位 A), CP接入脉冲源的1kHz， 用示波器观察QA、QB、QC波形。正确后，按设计电路接 入译码器。用示波器观察F0、F1、F2波形。
1.用万用表
五、实验报告要求
逻 辑 门
F0 F1 F2
…
( ) arctg ( RC )
举例：用74LS00、74LS138、74LS161芯片设计一个能输 出如图所示的节拍脉冲数字电路
CP
1 2 3 4 1 2 F0 Y0 Y1 F1 Y1 Y2 F2 Y2 Y 3 Y2 Y3 Y1 Y2 Y0 Y 1 3 4 t t t t 根据波形， 使得Yo～YM-1 依次出现
1. 画出正确的设计电路图。简要地写出设计原理。
2. 定量记录QA、QB、QC 及F0、F1、F2的波形图。 3.根据测试数据，得出结论。完成思考题。
六、注意事项
不可在接通电源的情况下插入或拔出芯片。
注意通常电源均按+5V和地接入，每个芯片都需接 入一对电源，共阴数码管、 CP用的脉冲源也需接+5V 电源。为防止遗漏，可把它定为接线的第一步。注 意电源不要接反。
数字电子技术实验
实验3.8 脉冲整形及发生电路
ห้องสมุดไป่ตู้、实验目的
提高综合应用基本组合逻辑、时序逻辑电路单元 的能力。
二、实验任务
设计一个能输出如图所示的节拍脉冲数字电路。 (输入信号为1kHz的脉冲信号）
F0 0 F1 0 t t
F2
0 节拍脉冲波形 t
三、实验设备
数字电路实验箱(直流电源、74LS161、74LS138、 74LS00、74LS20数字集成芯片、脉冲源 )、信号发生器、 数字万用表、示波器、导线。