一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
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一节几种常用脉冲波形产生和整形电路
三角波产生电路的特点是频率和占空比连续可调，调节范围较广。但它的输出波形受到运算放大器性能的影响，且需要一定 的调整时间。
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
锯齿波产生电路
锯齿波产生电路通常由一个运算放大器和两个电容组成。输入信号通过一个电容加到运算放大器的反 相输入端，输出信号通过另一个电容反馈到运算放大器的同相输入端。通过调整电容的充放电时间， 可以获得不同频率和幅度的锯齿波。
多谐振荡器
总结词
多谐振荡器是一种能够产生方波或近似方波的脉冲整 形电路，其输出频率和占空比可以通过电路参数进行 调整。
详细描述
多谐振荡器由两个反相器串联而成，每个反相器都有 一个电容和电阻并联。当输入信号为高电平时，多谐 振荡器的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时 ，多谐振荡器的输出信号为高电平。由于电容的作用 ，多谐振荡器的输出信号频率和占空比可以通过调整 电阻和电容的值来改变。多谐振荡器在数字电路、通 信系统和控制系统中有着广泛的应用。
脉冲幅度解调（PAD）
定义
脉冲幅度解调是将脉冲幅度调制信号还原为原始模拟信号 的过程。通过检测脉冲的幅度并将其转换为相应的模拟信 号值。
工作原理
在PAD中，输入的PAM信号被检测并转换为相应的模拟信 号。通过比较每个脉冲的幅度与预设阈值，可以还原出原 始的模拟信号波形。
应用
PAD广泛应用于数字通信、雷达、测距等领域的接收端， 用于将传输的PAM信号还原为原始的模拟信号。
应用
PFM电路广泛应用于通信、测量和控制等领域。例如，在无线电广播中，PFM用于将音频信号传输到听 众的收音机中。
脉冲频率解调（DFM）
01
定义
脉冲频率解调是一种将已调制的脉冲信号还原为原始信号的过程。在
DFM中，通过测量脉冲信号的频率来恢复原始信号。
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。
7脉冲波形的产生与整形电路
图
脉冲定时
EXIT
数模和模数转换器
7.3 施密特触发器
主要用途：把变化缓慢的信号波形变换为边沿 陡峭的矩形波。 特点： ⑴电路有两种稳定状态。两种稳定状态的维持 和转换完全取决于外加触发信号。触发方式：电平 触发。 ⑵电压传输特性特殊 ，电路有两个转换电平 （上限触发转换电平UT+和下限触发转换电平UT－）。 ⑶状态翻转时有正反馈过程，从而输出边沿陡 峭的矩形脉冲。
脉冲信号。
EXIT
数模和模数转换器
7.1 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交
替，从而产生自激振荡，无需外触发。
3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的
谐波分量，故称作多谐振荡器。
EXIT
数模和模数转换器
7.1.1 矩形脉冲的主要参数 1. 常见的脉冲波形 脉冲波形是指突变的电流和电压的波形。
图7-1 常见的脉冲波形图 EXIT
数模和模数转换器
2. 矩形波及其参数
数字电路中用得最多的是矩形波。矩形波
有周期性与非周期性两种。
图7-2 非周期性和周期性矩形波 (a) 非周期性 (b) 周期性 EXIT
数模和模数转换器
图7-3 矩形波的主要参数
周期性矩形波的 周期用T表示，有时 也用频率f表示（f =1/ T）。 矩形波的另外几 个主要参数：
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参
数误差的影响。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信
号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号
频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面
脉冲波形发生器与整形电路-555定时器ppt课件
1
× × 0 0 导通
1
2 3VCC
1 3
VCC
1
2 3VCC
1 3VCC
1
0 导通 1 截止
32VCC
1 3VCC
1
不变 不变
脉冲波形发生器与整形电路
简化功能表
输入
输出
使用要点
RD TH 0×
TR ×
OUT 0
V 状态 导通
(1) RD 低电平有效,优先级最高， 归不纳用出时：应T接H、高T电R平和。Q ：
电管 V 迅速放电完毕，uC 0 V。
t
这时TR = UIH > 1/3 VCC，
TH = uC 0 < 2/3 VCC，uO 保持
低电平不变。因此，稳态时
t uC 0 V，uO 为低电平。
充电
UIL
uI 1323UVVuIOCCCHCC
uOO UOH UOL
O
tWI tWO
脉冲波形发生器与整形电路
0 1
导通
1
定时器 5G555 的功能表
输入
输出
TH
TR
RD OUT = Q V 状态
0
0
导通
0
×
×
2 3
VCC
1 3
VCC
1
0
导通
2 3VCC
1 3VCC
1
1
截止
32VCC
1 3
VCC
1
不变 不变
直接置 0 端 RD 低电 平有效，优先级最高。不用
时应使其为1.
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
脉冲波形发生器与整形电路
脉冲波形的产生与变换
脉冲波形的产生与变换脉冲信号是数字电路中最常用的工作信号。
脉冲信号的获得经常采用两种方法：一是利用振荡电路直接产生所需的矩形脉冲。
这一类电路称为多谐振荡电路或多谐振荡器；二是利用整形电路,将已有的脉冲信号变换为所需要的矩形脉冲。
这一类电路包括单稳态触发器和施密特触发器。
这些脉冲单元电路可以由集成逻辑门构成,也可以用集成定时器构成。
下面先来介绍由集成门构成的脉冲信号产生和整形电路。
9.1 多谐振荡器自激多谐振荡器是在接通电源以后,不需外加输入信号,就能自动地产生矩形脉冲波。
由于矩形波中除基波外,还含有丰富的高次谐波,所以习惯上又把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
多谐振荡器通常由门电路和基本的RC电路组成。
多谐振荡器一旦振荡起来后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们在作交替变化,输出矩形波脉冲信号,因此它又被称作无稳态电路。
9.1.1门电路组成的多谐振荡器多谐振荡器常由TTL门电路和CMOS门电路组成。
由于TTL门电路的速度比CMOS门电路的速度快, 故TTL门电路适用于构成频率较高的多谐振荡器,而CMOS门电路适用于构成频率较低的多谐振荡器。
(1)由TTL门电路组成的多谐振荡器由TTL门电路组成的多谐振荡器有两种形式：一是由奇数个非门组成的简单环形多谐振荡器；二是由非门和RC延迟电路组成的改进环形多谐振荡器。
①简单环形多谐振荡器uo(a) (b)图9－1 由非门构成的简单环形多谐振荡器把奇数个非门首尾相接成环状,就组成了简单环形多谐振荡器。
图9－1（ａ）为由三个非门构成的多谐振荡器。
若uo的某个随机状态为高电平,经过三级倒相后,uo跳转为低电平,考虑到传输门电路的平均延迟时间tpd,uo输出信号的周期为6tpd。
图9－1（ｂ）为各点波形图。
简单环形多谐振荡器的振荡周期取决于tpd,此值较小且不可调,所以,产生的脉冲信号频率较高且无法控制,因而没有实用价值。
改进方法是通过附加一个RC延迟电路,不仅可以降低振荡频率,并能通过参数 R、C控制振荡频率。
脉冲波形发生器与整形电路_555定时器汇总.
压器，为比较器 复位控制 TH 6 C1、C2 提供两 5 k 个参考电压， 置位控制 TR 2 UR1 = 2/3VCC， UR2 UR2 = 1/3VCC。
5 k 放电端 DIS 7 集电极开路输出端
构成电压比 电路符号 较器，比较 TH S 与 U Q和TR 与 4 8 R1 G2 的大小。 VCC RD UR2 6
R
V
Q 2 TR 555
7 DIS
TH
OUT 3 CO 5
1 放电管，其输入为 GND 接地端
脉冲波形发生器与整形电路
下图为:双极型555定时器内部逻辑电路结构图和逻辑符号图。
当VC悬空时， u1+ = 2/3VCC
当u+ > u-时，输出uc为高电平 （1态）。 三个5kΩ电阻构成分压器 当u+ < u-时，输出uc为高电平 （0态）。
u2- = 1/3VCC
脉冲波形发生器与整形电路
6.1.1 555定时器的结构及工作原理
1
不变
不变
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表 输 入 输 出 TH TR RD OUT = Q V 状态 × × 0 1 1 0 0 1 导通 导通 截止
2 1 VCC VCC 3 3 2 1 VCC VCC 3 3 1 2 VCC VCC 3 3
0 0 1
1
0
导通
1
1
1
截止
不变 不变
脉冲波形发生器与整形电路
555 定时器的工作原理与逻辑功能
定时器 5G555 的功能表 输 入 输 出 TH TR RD OUT = Q V 状态
常用的脉冲整形电路
常用的脉冲整形电路1. 引言脉冲整形电路是一种用于改变信号波形的电路，可以将输入的信号进行整形，使其满足特定的要求。
常用的脉冲整形电路有多种类型，包括单稳态多谐振荡器、Schmitt触发器和非线性元件等。
本文将介绍常见的脉冲整形电路及其工作原理、应用场景和设计要点。
2. 单稳态多谐振荡器单稳态多谐振荡器是一种产生指定时间宽度的脉冲信号的电路。
它由一个RC网络和一个比较器组成。
2.1 工作原理当输入信号上升沿到达比较器阈值时，比较器输出高电平，导致RC网络充电。
当RC网络充电至某个阈值时，比较器输出低电平，导致RC网络开始放电。
放电过程中，输出保持低电平直到RC网络完全放电为止。
这样就产生了一个时间宽度固定的脉冲信号。
2.2 应用场景单稳态多谐振荡器常用于数字系统中的时序控制电路，例如产生延时信号、触发信号等。
2.3 设计要点设计单稳态多谐振荡器时，需要确定以下参数：•RC网络的时间常数：决定了脉冲宽度的持续时间。
•比较器阈值：决定了输入信号上升沿触发的时刻。
3. Schmitt触发器Schmitt触发器是一种通过正反馈实现的双稳态非线性元件。
它可以将输入信号的波形进行整形，并产生一个幅值固定的方波输出。
3.1 工作原理Schmitt触发器包含一个比较器和一个正反馈网络。
当输入信号超过比较器阈值上限时，输出被拉高；当输入信号低于比较器阈值下限时，输出被拉低。
在两个阈值之间，输出保持不变。
这样就实现了对输入信号进行整形的功能。
3.2 应用场景Schmitt触发器常用于噪声滤波和数字电路中的数字信号整形。
3.3 设计要点设计Schmitt触发器时，需要确定以下参数：•比较器阈值上限和下限：决定了输入信号被整形为高电平或低电平的阈值。
•正反馈网络的增益：决定了整形后的方波输出的幅值。
4. 非线性元件非线性元件是一种通过非线性特性实现信号整形的电路。
常见的非线性元件有二极管、晶体管和运算放大器等。
4.1 工作原理非线性元件通过其非线性特性对输入信号进行处理。
脉冲信号的产生与整形
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。而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力也很强。 施密特触发器可以由分立元件构成，也可以由门电路及555定时器构成。 施密特触发器在脉冲的产生和整形电路中应用很广。
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
1
2
电阻R1、R2的作用是保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R1＝R2＝R＝0.7 kΩ～2kΩ，而对于CMOS门，则常取R1＝R2＝R＝10kΩ～100kΩ；C1＝C2＝C是耦合电容，它们的容抗在石英晶体谐振频率f0时可以忽略不计；石英晶体构成选频环节。
01
振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。
多谐振荡器可以由门电路构成，也可以由555定时器构成。由门电路构成的多谐振荡器和基本RS触发器在结构上极为相似，只是用于反馈的耦合网络不同。RS触发器具有两个稳态，多谐振荡器没有稳态，所以又称为无稳电路。 在多谐振荡器中，由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外加触发脉冲。多谐振荡器的振荡周期与电路的阻容元件有关。
ΔUT＝ UT＋－UT－
回差电压（滞后电压）：
前面介绍的施密特触发器的回差电压为： ΔUT＝UT＋－UT－＝UT－(UT－UD)＝UD＝ 0.7V 缺点是回差太小，且不能调整。
下限阈值电压
集成施密特触发器
4.3.2 由555定时器构成的施密特触发器
4.3.3 施密特触发器的应用
本节小结：
01
02
74121的输出脉冲宽度：
TR-A、TR-B是两个下降沿有效的触发信号输入端，TR+A、TR+B是两个上升沿有效的触发信号输入端。Q和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext、Rin3个引出端是供外接定时元件使用的，外接定时电阻R（R=5kΩ～50kΩ）、电容C（无限制）的接法与74121相同。RD为直接复位输入端，低电平有效。 当定时电容C＞1000pF时，74122的输出脉冲宽度： tp≈0.32RC
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有时还可能有一些特殊的要求，如脉冲周期和幅度的稳定性等，
这时还需要增加一些相应的性能参数来说明。
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4
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
二、施密特触发器
施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。
它在性能上有两个重要的特点：
1. 输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时 对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程 中对应的输入转换电平不同。
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12
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
三、单稳态触发器
单稳态触发器的特点： 有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。 在触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态， 暂稳态维持一段时间后，自动返回到稳态， 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与触发脉冲的宽度和幅度无关。 （触发脉冲应满足电路要求）。
2. 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程 使输出电压波形的边沿变得很陡。
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整 形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲 高、低电平上的噪声有效地消除。
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5
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
1. 用门电路组成的施密特触发器
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13
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
单稳态触发器在数字电路中的作用：
定时（产生一定宽度的矩形波）。 整形（把不规则的波形变为规则的脉冲波形）。 延时（将输入信号延迟一定时间后输出）。
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14
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
❖ 微分型单稳态触发器 1. 电路结构
电路状态迅速转换为vO= vOH ≈ VDD 。
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6
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
VT+ v I
R1
v o1
v I
VTH
G1
G2
vo 0
v o
vI VTHR1R 2R2VT
得正向阈值电压：
V TR 1R 2R 2V TH (1R R 1 2)V TH
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
第一节 几种常用的脉冲波形的 产生和整形电路
❖ 概述 ❖ 施密特触发器 ❖ 单稳态触发器 ❖ 多谐振荡器
1
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
一、概述
获取矩形脉冲波形的途径有两种：
1. 利用多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲。
2. 通过整形电路把已有的周期性变化波形，
到脉冲后沿到达0.5 Vm为止的一段时间。 上升时间tr — 脉冲上升沿从0.1 Vm上升到0.9 Vm 所需要的时间。 下降时间tf — 脉冲上升沿从0.9 Vm下降到0.1 Vm 所需要的时间。 占空比q — 脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q = tw /T 。 在脉冲整形或产生电路用于具体的数字系统时，
7
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
VT- v I
R1
v o1
v I
VTH
G
1
G2
v o VDD
v o
当vI从高电平逐渐下降并达到v'I = VTH时，
v'I的下降引发又一个正反馈过程。
v I
vO1
vO
电路的状态迅速转换为vO= vOL ≈ 0。
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8
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
3. 变换为符合要求的矩形脉冲。 但以能够找到频率和幅度都符合要求的一种已有 电压信号为前提。
在同步时序电路中，
时钟脉冲控制和协调着整个系统的工作，
因此时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常工作。
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2
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
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。
VT- v I
R1
v I
v o1
VTH G 1
G2
v o VDD
v o
vI V T H V D D (V D D V T )R 1 R 2 R 2
得负向阈值电压：
已得知正向阈值电压：
VTR1R 2R2VTH R R1 2VDDV TR 1R 2R 2V TH (1R R 1 2)V TH 回差 V T电 V T 压 V T 2R R 1 2V TH
R2
v o1
VT+ v
I
R1
VTHv I G 1
vo
G2
v
用CMOS反相器构成的施密特触发器
o
0
vI vI
vo
v o
G1、G2 的 VTH ≈ 1/2VDD R1<R2
当vI= 0 时 vO= vOL ≈ 0, vI 0
当vI从0逐渐升高并达到v'I = VTH时， G1进入转折区。
v I
vO1
vO
但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。
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10
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
2. 集成施密特触发器
仿真Biblioteka 带与非功能的TTL集成施密特触发器
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11
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
3. 施密特触发器的应用
1. 用于波形变换 2. 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用， 3. 可把边沿变化缓慢的周期性信号变成边沿很陡的矩形脉冲信号 2. 用于脉冲整形 3. 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变， 4. 可通过施密特触发器整形获得比较理想的矩形脉冲波形。 3. 用于脉冲鉴幅 4. 施密特触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出，具有脉冲鉴幅能力 4. 构成多谐振荡器
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9
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
电压传输特性
R2
vo
2RR12VTH
R1
v o1
vI
v I G 1
G2
vo
v o
v o
2
R1 R2
VTH
O
VTH VDD
(a)同相输出
vI
O
VTH
v VDD I
(b)反相输出
通过改变R1和R2的比值可以调节VT+、VT-和回差电压的大小。
RC微分
VDD
电路
Cd vd
vI --
Rd
G1 vO1
R
C vI2
G2
微分型单稳态触发器
vO
CMOS 或非门
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15
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
上升 时间
0 .9V m 0.5V m
0 .1V m
脉冲宽度
下降时间
tτ
tf
Vm
tw
T
脉冲周 期
3
脉冲幅度
占空比 q = tW / T
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
脉冲周期T — 周期性重复的脉冲序列中，
两个相邻脉冲之间的时间间隔。
脉冲幅度Vm — 脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度tw — 从脉冲前沿到达0.5 Vm起，
这时还需要增加一些相应的性能参数来说明。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
二、施密特触发器
施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路。
它在性能上有两个重要的特点：
1. 输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时 对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程 中对应的输入转换电平不同。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
三、单稳态触发器
单稳态触发器的特点： 有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。 在触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态， 暂稳态维持一段时间后，自动返回到稳态， 暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数， 与触发脉冲的宽度和幅度无关。 （触发脉冲应满足电路要求）。
2. 在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程 使输出电压波形的边沿变得很陡。
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整 形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲 高、低电平上的噪声有效地消除。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
1. 用门电路组成的施密特触发器
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
单稳态触发器在数字电路中的作用：
定时（产生一定宽度的矩形波）。 整形（把不规则的波形变为规则的脉冲波形）。 延时（将输入信号延迟一定时间后输出）。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
❖ 微分型单稳态触发器 1. 电路结构
电路状态迅速转换为vO= vOH ≈ VDD 。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
VT+ v I
R1
v o1
v I
VTH
G1
G2
vo 0
v o
vI VTHR1R 2R2VT
得正向阈值电压：
V TR 1R 2R 2V TH (1R R 1 2)V TH
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
第一节 几种常用的脉冲波形的 产生和整形电路
❖ 概述 ❖ 施密特触发器 ❖ 单稳态触发器 ❖ 多谐振荡器
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推出 下页 总目录
第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
一、概述
获取矩形脉冲波形的途径有两种：
1. 利用多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲。
2. 通过整形电路把已有的周期性变化波形，
到脉冲后沿到达0.5 Vm为止的一段时间。 上升时间tr — 脉冲上升沿从0.1 Vm上升到0.9 Vm 所需要的时间。 下降时间tf — 脉冲上升沿从0.9 Vm下降到0.1 Vm 所需要的时间。 占空比q — 脉冲宽度与脉冲周期的比值，即q = tw /T 。 在脉冲整形或产生电路用于具体的数字系统时，
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
VT- v I
R1
v o1
v I
VTH
G
1
G2
v o VDD
v o
当vI从高电平逐渐下降并达到v'I = VTH时，
v'I的下降引发又一个正反馈过程。
v I
vO1
vO
电路的状态迅速转换为vO= vOL ≈ 0。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路 R2
3. 变换为符合要求的矩形脉冲。 但以能够找到频率和幅度都符合要求的一种已有 电压信号为前提。
在同步时序电路中，
时钟脉冲控制和协调着整个系统的工作，
因此时钟脉冲的特性直接关系到系统能否正常工作。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
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。
VT- v I
R1
v I
v o1
VTH G 1
G2
v o VDD
v o
vI V T H V D D (V D D V T )R 1 R 2 R 2
得负向阈值电压：
已得知正向阈值电压：
VTR1R 2R2VTH R R1 2VDDV TR 1R 2R 2V TH (1R R 1 2)V TH 回差 V T电 V T 压 V T 2R R 1 2V TH
R2
v o1
VT+ v
I
R1
VTHv I G 1
vo
G2
v
用CMOS反相器构成的施密特触发器
o
0
vI vI
vo
v o
G1、G2 的 VTH ≈ 1/2VDD R1<R2
当vI= 0 时 vO= vOL ≈ 0, vI 0
当vI从0逐渐升高并达到v'I = VTH时， G1进入转折区。
v I
vO1
vO
但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
2. 集成施密特触发器
仿真Biblioteka 带与非功能的TTL集成施密特触发器
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
3. 施密特触发器的应用
1. 用于波形变换 2. 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用， 3. 可把边沿变化缓慢的周期性信号变成边沿很陡的矩形脉冲信号 2. 用于脉冲整形 3. 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变， 4. 可通过施密特触发器整形获得比较理想的矩形脉冲波形。 3. 用于脉冲鉴幅 4. 施密特触发器能将幅度大于VT+的脉冲选出，具有脉冲鉴幅能力 4. 构成多谐振荡器
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
电压传输特性
R2
vo
2RR12VTH
R1
v o1
vI
v I G 1
G2
vo
v o
v o
2
R1 R2
VTH
O
VTH VDD
(a)同相输出
vI
O
VTH
v VDD I
(b)反相输出
通过改变R1和R2的比值可以调节VT+、VT-和回差电压的大小。
RC微分
VDD
电路
Cd vd
vI --
Rd
G1 vO1
R
C vI2
G2
微分型单稳态触发器
vO
CMOS 或非门
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
上升 时间
0 .9V m 0.5V m
0 .1V m
脉冲宽度
下降时间
tτ
tf
Vm
tw
T
脉冲周 期
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脉冲幅度
占空比 q = tW / T
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
脉冲周期T — 周期性重复的脉冲序列中，
两个相邻脉冲之间的时间间隔。
脉冲幅度Vm — 脉冲电压的最大变化幅度。 脉冲宽度tw — 从脉冲前沿到达0.5 Vm起，