第七章-脉冲产生与整形电路PPT课件

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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。

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

杨志忠数电(第3版)7-脉冲信号的产生与整形-课件

VDD
1 3
V
DD
1
2 3
VDD
1 3
VDD
1
0 导通 1 截止不变不变
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.3 施密特触发器
主要要求：
理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。了解用 555 定时器构成施密特触发器的方法。理解施密特触发器的典型应用。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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态不变，输出 uO保持低电平 UOL不变。
当输入电压下降到
，比较器 C1 和 C2 输出
uI ≤ 31VDD时 R =0、S =1，
触发器置 1 ， Q = 1，输出 uO 由低电平
t U发O器L 跃的到负高向电阈平值电UO压H。U所T- =以31，V施DD密。特触
t
第 7 章脉冲产生与整形电路
TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555，双定时器的为 556；CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555，双定时器的为 7556。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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555 定时器的电路结构与符号
构成电阻分压器，为比较器 C1、C2 提供两个基准电压:
一、脉冲波形的主要参数
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tW
Um
tr
tf
T
脉冲幅度 Um：脉冲电压变化的最大值
脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间
脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间
脉冲宽度 tW ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间

脉冲电路PPT课件

三极管由截止转变为饱和导通所需的时间称为开启时间，即在基区逐渐积累电荷，使电流由小变大所需时间。由饱和导通转变为截止所需的时间称为关闭时间，即在基区通过中和逐渐清除电荷，使电流逐渐变小所需时间。
通常关闭时间比开启时间要长很多倍，这主要是射极输入的载流子在基区中积累电荷比基区中载流子中和这些电荷要快得多，普通开关管的开启时间约为10~30ns，关闭时间约为100~200ns，高频管的开关速度比普通开关管慢得多。对于生物电脉冲，它的前沿约为数毫秒，也可以用高频管代替开关管。
第二节晶体管反相器
一. 晶体三极管的开关特性晶体三极管不仅有放大作用，而且还有开关作用。在
脉冲数字电路中就是利用三极管的开关作用。由其特性曲线知，当基极电流Ib≤0时，晶体管工作在
截止区。此时集电极电流Ic≈0，晶体管的发射结和集电结均处于反向偏置，相当于开关断开。当Ib由零逐渐上升时，晶体管的工作状态由截止区进入放大区，一旦Ib继续上升达到临界饱和电流Ibs时，三极管处于临界饱和状态，如再增大Ib，使Ib>Ibs，三极管进入饱和区。此时集射极电压 Uce接近于零，Ib基本上失去了对Ic的控制能力，相当于开关接通。
体管饱和程度加深，输出信号 Uo仍然为零。如果充电的时间常数(R1+rbe)C小于脉冲宽度，电容C在正脉冲持续期间 (输入高电平)得到完全充电，其电压(左正右负)接近于输入脉冲的幅度电压Um。当输入脉冲下降时，电容C开始放电，迫使基极电位下降到-Um，三极管截止，输出信号 Uo上升到接近于Ec。
电平渐移，对信号
放大、变换和计数等会造成困难。为了克服这个缺点，对电路进行改造，在电阻R上并联一个二极管 D。
输入波形输出波形

数字电子技术第7章脉冲波形的产生与变换简明教程PPT课件

v I' vO1 vO __________________ |
于是电路的状态迅速转换为 vO VOH VDD 。
' 由此可知，输入信号 v I 上升的过程中电路的状态发生转换是在 vI VTH 时，把此时对应的输入电压值称为上限阈值电压，用 VT 表示。
1
使 v O1 迅速跳变为低电平。由于电容上的电压不能跃变，所以v I2 也同时跳变到低电平，并使 vO 跳变为高电平，电路进入暂稳态。这时即使 vd 回到低电平， vO 的高电平仍将维持。与此同时，电容C开始充电。
③暂稳态维持一段时间后自行回到稳态。随着充电过程的进行， v I2 逐渐上升，当上升到略高于 VTH 时，又引发另外一个正反馈过程
根据以上分析，电路中各点电压波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W RC ln VDD 0 RC ln 2 0.69RC VDD VTH
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL VDD
微分型单稳态触发器可以用窄脉冲触发。在 v I 的脉冲宽度大于输出脉冲宽度的情况下，电路仍能正常工作，但是输出脉冲的下降沿较差。
根据以上分析，电路中各点电压的波形如图所示。
(3) 主要参数计算
输出脉冲的宽度：
t W ( R RO )C ln
VOH VOL VTH VOL
式中RO 为反相器 G 1 输出为低电平时的输出电阻。
输出脉冲的幅度：
Vm VOH VOL
积分型单稳态触发器的优点是抗干扰能力较强。它的缺点是输出波形的边沿比较差。此外，积分型单稳态触发器必须在触发脉冲的宽度大于输出脉冲的宽度时才能正常工作。

脉冲的产生与变换教学课件

处理高速、高频率的脉冲信号。
基于DSP的脉冲产生与变换
要点一
总结词
要点二
详细描述
数字信号处理能力强
DSP（数字信号处理器）是一种专门用于数字信号处理的微处理器，具有强大的数字信号处理能力和高速的运算速度。基于DSP的脉冲产生与变换，可以利用DSP的运算模块和数字滤波器，对脉冲信号进行各种数字信号处理，如滤波、调制和解调等。由于DSP的数字信号处理能力强，因此这种方案适合于对脉冲信号进行复杂的数字信号处理。
脉冲调制的变换是指通过改变脉冲的幅度、宽度、相位等参数，将信息加载到脉冲信号上的一种技术。
脉冲调制的变换方法包括脉幅调制、脉宽调制、脉码调制等，广泛应用于雷达、通信、测量等领域。
脉冲放大的变换
脉冲放大的变换是指通过放大脉冲信号的幅度，提高其能量的一种技术。
脉冲放大的变换方法包括线性放大和开关放大等，广泛应用于雷达发射机、激光器等领域。
利用可编程逻辑器件，如FPGA、CPLD等，通过编程配置内部逻辑资源来产生数字脉冲。
模拟脉冲的产生
模拟电路
利用模拟电子元件，如电阻、电容、电感等，通过模拟电路设计实现模拟脉冲的产生。
波形合成
利用波形合成技术，通过模拟信号发生器或波形合成器来产生模拟脉冲信号。
03
脉冲的变换技术
脉冲调制的变换
脉冲整形的变换
脉冲整形的变换是指通过改变脉冲的形状，改善其波形质量的一种技术。
脉冲整形的变换方法包括滤波整形、限幅整形、微分整形等，广泛应用于信号处理、雷达、通信等领域。
脉冲多相制的变换
脉冲多相制的变换是指通过将多个不同相位或相位的脉冲信号合成在一起，形成一种新的脉冲信号的一种技术。

脉冲波形的产生与整形电路

UOL
0
VT-
VT+
UI
0
VT-
VT+
UI
同相传输特性
反相传输特性
编辑ppt
16
7.2.2 集成施密特触发器
1. CMOS集成施密特触发器
2.
1A 1 1Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 6 VSS 7
14 VDD 13 6A 12 6Y 11
5A 10 5Y 9
4A 8 4Y
集成施密特触发器CC40106的逻辑功能图
U IV T H V D D (V D D V T )R 1 R 2 R 2
UI
VTR1R 2R2VTH R R1 2VDDVVTT+-
t
VT
(1 R1 R2
)VT
H
UO UOH
ΔVT＝VT+-VT－＝
2 R1 R2
VTH
编辑pUpOt L 0
15 t
3. 电压传输特性
UO UOH
UO UOH
UOL
脉冲的原意被延伸出来即隔一段相同的时间发出的波等机械形式，学术上把脉冲定义为在短时间内突变，随后又迅速返回其初始值的物理量称之为
脉冲。
编辑ppt
5
7.1.1 脉冲信号
脉冲信号现在一般指数字信号，它已经是一个周期内有一半时间（甚至更长时间）有信号。
脉冲信号是一种离散信号，与普通模拟信号（如正弦波）相比，波形之间在时间轴不连续（波形与波形之间有明显的间隔）但具有一定的周期性是它的特点。脉冲信号可以用来表示信息，也可以用来作为载波，比如脉冲调制中的脉冲编码调制（PCM），脉冲宽度调制（PWM）等等，还可以作为各种数字电路、高性能芯片的时钟信号。

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常用的有施密特触发器和单稳态触发器。
施密特触发器
主要用以将缓慢变化或快速变化的非矩形脉冲变换成陡峭的矩形脉冲。
单稳态触发器
主要用以将宽度不符合要求的脉冲变换成符合要求的矩形脉冲。
脉冲信号产生与整形电路的实现
用门电路构成。用专用的集成电路。用 555 定时器构成。
是一种多用途集成电路，只要外接少量阻容元件就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等，使用方便、灵活，应用广泛。
当 uI 从小增大时，经过 UT+ 处才能使输出发生跃变。
UT- UT+
uI
负向阈值电压正向阈值电压
回差电压 UT = UT+ - UT-
施密特触发器工作特点
(1)允许输入信号为缓慢变化的信号。 (2)有两个阈值电压。 (3)有两个稳态。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.3.2 用 555 定时器组成施密特触发器
一、电路组成
VDD RD
uI
TH
OUT uO
TR
DIS
CO
第 7 章脉冲产生与整形电路
二、工作原理
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uI (2/3)VDD
(1/3)VDD O
uO UOH
一、脉冲波形的主要参数
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tW
Um
tr
tf
T
脉冲幅度 Um：脉冲电压变化的最大值
脉冲上升时间 tr：脉冲波形从 0.1Um 上升到 0.9Um 所需的时间
脉冲下降时间 tf：脉冲波形从 0.9Um 下降到 0.1Um 所需的时间
脉冲宽度 tW ：脉冲上升沿 0.5Um 到下降沿 0.5Um 所需的时间
TTL 单定时器型号的最后 3 位数字为 555，双定时器的为 556；CMOS 单定时器的最后 4 位数为 7555，双定时器的为 7556。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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555 定时器的电路结构与符号
构成电阻分压器，为比较器 C1、C2 提供两个基准电压:
555 定时器的电路结构与符号
电源端直接置0端
VDD
RD
8
4
阈值输入端 TH 6
R C1 R G1 Q G3
G4 3 OUT
控制电压输入端 CO 5 UR1
输出端
R
触发输入端 TR 2 UR2
S
放电端 DIS 7
R C2 V
Q G2
电路符号
8
4
6
VDD TH
RD OUT
3
2 TR 555
1 GND接地端
输TR出端当u电OT压=H0小端，于电这U压时R2小=M于31OVSUDR管D1时=V，32 导V电D通D压，。比较器 C1 和C2 输出 R= 0、S=1，基本 RS 触发器置 1，Q =1、Q = 0，输出
uO TR
=1 ，这时 MOS 管 V 截止。端当电T压H大端于电U压R2小= 于31 VUDRD1时= ，32 V电DD压，
UR1 =(2/3)VDD， UR2 =(1/3)VDD。
构成电压比较器，比较 TH 与 UR1 和TR 与 UR2 的大小。
R C1
R
UR1 R
UR2
S
R C2 V
构成基本 RS 触发器，决定电路输出。
G1 Q G3
G4 输出缓冲器
Q G2
MOS 开关管
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7 DIS
CO
GND
1
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.2.2 555 定时器的逻辑功能
定时器 CC7555 的工作原理 TR 端当电T压H大端于电U压R2大= 于31 VUDRD1时= ，32 V电DD压，比较器 C1 和C2 分别输出 R=1、S=0，基本 RS 触发器置 0，Q =0、Q = 1，
比较器 C1 和C2 分别 R= 0、S=0，基本
RS触发器置保持原状态不变。输出 uO
保持不变。
第 7 章脉冲产生与整形电路
7.2.2 555 定时器的逻辑功能
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定时器 CC7555 的功能表
输入
输出
TH TR RD OUT (uO) V 状态
× ×0
0 导通
2 3
V
DD
1 3
V
DD
1
2 3
V
DD
1 3
V
DD
1
2 3
V
DD
1 3
V
DD
1
0 导通 1 截止不变不变
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.3 施密特触发器
主要要求：
理解施密特触发器的逻辑功能、工作特点。了解用 555 定时器构成施密特触发器的方法。理解施密特触发器的典型应用。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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第 7 章脉冲产生与整形电路
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第 7 章脉冲产生与整形电路
概述 555 定时器的电路结构及其逻辑功能施密特触发器单稳态触发器多谐振荡器
本章小结
第 7 章脉冲产生与整形电路
7.1 概述
主要要求：
了解脉冲波形的主要参数。了解脉冲信号产生与整形的方法。
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第 7 章脉冲产生与整形电路
脉冲周期 T ：周期脉冲中相邻两个波形重复出现所需的时间
脉冲频率 f ： 1 秒内脉冲出现的次数 f = 1/T
占空比 q ：脉冲宽度 tw 与脉冲周期 T 的比值 q = tw/T
第 7 章脉冲产生与整形电路
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二、脉冲信号产生与整形的方法
获取脉冲信号的方法
用多谐振荡器直接产生。用整形电路对已有波形进行整形、变换。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.2 555 定时器的电路结构及其逻辑功能
主要要求：
了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。了解 555 定时器的电路结构，掌握其符号和功能。
第 7 章脉冲产生与整形电路
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7.2.1 555 定时器的电路结构
555 定时器简介
555 定时器是一种电路结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。它的电源电压范围宽(TTL 555 定时器为 5 ~ 16 V，CMOS 555 定时器为 3 ~ 18 V)，可提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平，还可输出一定功率，驱动微电机、指示灯、扬声器等。
7.3.1 施密特触发器的逻辑符号和电压传输特性
Schmitt Trigger
一、施密特触发器的逻辑符号
uI
uO1
uI
uO2
(a)
(b)
施密特触发器的逻辑符号
(a)反相输出逻辑符号； (b)同向输出逻辑符号
第 7 章脉冲产生与整形电路
二、施密特触发器的传输特性
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uO UOH 当uI从大减小时，经过UT-处才能 UOL 使输出发生跃变。 O