第六章脉冲信号产生与转换
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第六章(模拟信号数字传输)习题与答案
635<512+32x4=640 c6=0
635<512+32x2=576 c7=1
635<512+32x3=608 c8=1
编码器输出码组为 11100011 量化输出为+608 个量化单位；量化误差为 635-608=27 个量化单位。 2）除极性码外的 7 为非线性码组为 1100011，相对应的 11 为均匀码为 0100110000。
【题 6－2】设输入抽样器的信号为门函数 G (t) ，宽度 200ms ，若忽略其频谱 的第 10 个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。 【答案 6－2】
门函数 G (t) 的宽度 200ms ，其第一个零点频率 f1 1 50Hz ，其余零 点之间间隔都是 1 ，所以第 10 个零点频率为 fm 10 f1 500Hz 。忽略第 10 个 零点以外的频率分量，门函数的最高频率是 500Hz 。由抽样定理，可知最小抽样 速率 fs 2 fm 1000Hz 。
2）对应均匀量化 11 位码：00001011100。
【题 6－8】信号 m(t) M sin 2 f0t 进行简单增量调制，若台阶 和抽样频率选择
得既保证不过载，又保证不致因信号振幅太小而使增量调制器不能正常编码，试
证明此时要求 fs f0 。 【答案 6－8】
要保证增量调制不过载，则要求
因为
2）若抽样后信号按 128 级量化，PCM 二进制基带信号第一零点频宽又为多
少？
【答案 6－10】
1）抽样后信号按 8 级量化，由于 N=log2M=log28=3，说明每个抽样值要编 3
位二进制码。此时每比特宽度为 Tb
T 3
1 3 fs
，因为占空比位
第6章 555定时器
T T1 q= 1 = T T1 + T2 0.7 R1C = 0.7 R1C + 0.7 R2 C = R1 R1 + R2
vI1 vC
C
3 6 555 2 1 5 0.01µF C1
vO
v I2
二． 石英晶体多谐振荡器
问题: 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容C充 问题 上面介绍的多谐振荡器中，由于其工作频率取决于电容 充、放电过 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。 程中，电压到达转换值的时间，因此稳定度不够高。一般在对振荡器频率稳 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法， 定度要求很高的场合，都需要采取稳频措施，其中最常用的一种方法，就是 利用石英谐振器—简称石英晶体或晶体 构成石英晶体多谐振荡器。 简称石英晶体或晶体， 利用石英谐振器 简称石英晶体或晶体，构成石英晶体多谐振荡器。 1.石英晶体的选频特性 石英晶体的选频特性
+ C - 1
5 kΩ Ω
R
vo
G
R2 (2)
+
5 kΩ Ω
S
C2
&
&
1
(7)
T
C
(1)
(三) 振荡频率的估算 三
用三要素法计算） （1）电容充电时间 1：（用三要素法计算） ）电容充电时间T
vc (t ) = vc (∞) − [vc (∞) − vc (0)]e
vC (∞) − vC (0 + ) VCC − VCC T1 = τ 1 ln 3 vC (∞) − vC (T1 ) = τ 1 ln 2
G 1
(3)
vO
vI2 vO
,
第6章-555定时器
第二节 集成555定时器
一、555定时器的电路结构
由以下几部分组成： （1）三个阻值为5kΩ的电阻组
成的分压器。 （2）两个电压比较器C1和C2。
电压比较器的功能：
v+> v-，vO=1 v+< v-，vO=0
（3）基本RS触发器、 （4）放电三极管T及缓冲器G。
VC C 电 源
(8 )
RD 复 位
便的调节tW。
（2）恢复时间tre
vI
tre=（3～5）τ2 （3）最高工作频率fmax
4．利用施密特触发器构成多谐振荡器
R
R
VCC
1
vI
vo
8 47
C
6
3
2 555 5
C
1
0.01 F
二.单稳态触发器
特点: 1.有一个稳态和一个暂稳态； 2.在触发脉冲作用下，由稳态翻转到暂稳态； 3.暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳态。
（一）由555定时器构成的单稳态触发器
1. 电路组成及工作原理
7
vO 2
vI1 6
vI
v I2 2 55 5 3
vO1
1
R、VCC2构成另一输出端 vo2，其高电平可以通过 改变VCC2进行调节。
V C C（ 8 ） R D（ 4 ）
（ 5） 5kΩ
vI
v IC v I1
＋ －C 1
R
&
（ 6） 5kΩ
v I2 （ 2）
－ ＋C 2
S
&
vO 5kΩ
（ 7）
T
f 1 1.43 T (R12R2)C
（5）输出波形占空比q
qT1 R1R2 T R12R2
电力电子技术第四版课后题答案第六章
答：三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。
三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。
三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、- Ud。
答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。
对于三相PWM逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。
9．什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
第6章 PWM控制技术
1．试说明PWM控制的基本原理。
答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理
当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。
此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
5．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？
三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。
三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：0.5Ud和-0.5 Ud。输出线电压有三种电平Ud、0、- Ud。
答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。
对于三相PWM逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加3的倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。
9．什么是电流跟踪型PWM变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？
第6章 PWM控制技术
1．试说明PWM控制的基本原理。
答：PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。上述原理称为面积等效原理
当逆变电路输出频率很高时，同步调制时的载波频率fc会过高，使开关器件难以承受。
此外，同步调制方式比异步调制方式复杂一些。
分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。
5．什么是异步调制？什么是同步调制？两者各有何特点？分段同步调制有什么优点？
数电-带答案
第一章 逻辑代数基础 例题1.与(10000111)BCD 相等的十进制数是87， 二进制数是1010111 十六进制数是57，2.AB+CD=0（约束项）求 的最简与或表达式。
解：D C A C B A Z +=，见图1-1， 得3.若F(A,B,C,D)=∑m(0,1,2,3,4,7,15）的函数可化简为： 则可能存在的约束项为（ 3 ）。
见图1-21．逻辑函数式Y A B C D =++（）的反演式为 D C B A + 2. 在下列不同进制的数中，数值最大的数是（ D ）1051A.（） .101010B 2（） 163E C.（） D.（01011001）8421BCD 码 3、用卡诺图化简下式为最简与或式。
D C B A ++ Y(A,B,C,D)= ∑m(0,2,4,5,6,8,9)+ ∑d(10,11,12,13,14,15) 4.已知F ABC CD =+选出下列可以肯定使F=0的情况（ D )A. A=0，BC=1B. B=C=1C. D=0，C=1D. BC=1，D=1 5、是8421BCD 码的是（ B ）。
A 、1010 B C 、1100 D 、11016、欲对全班43个学生以二进制代码编码表示，最少需要二进制码的位数是（ B ）。
A 、5B 、6C 、8D 、437、逻辑函数F(A,B,C) = AB+B C+C A 的最小项标准式为（ D ）。
A 、F(A,B,C)=∑m(0,2,4)B 、F(A,B,C)=∑m(1,5,6,7)C 、F(A,B,C)=∑m (0,2,3,4)D 、F(A,B,C)=∑m(3,4,6,7)Z A BC A B AC D =++Z Z AC AC =+()B C D C D ++1..2..3..4..AC A DA C AB A D A B A B B C++++8、用代数法化简下式为最简与或式。
A+CC B BC C B A BCD A A F ++++=判断题1.若两个函数具有不同的真值表，则两个逻辑函数必然不相等。
脉冲信号产生原理
脉冲信号产生原理
脉冲信号产生原理是指通过特定的电路或装置，将连续信号转换为离散的、短暂的脉冲信号的过程。
一种常见的脉冲信号产生原理是基于定时器的工作原理。
定时器是一种能够周期性产生脉冲信号的集成电路。
它由一个稳定的振荡器、计数器和比较器组成。
具体产生脉冲信号的过程如下：
1. 振荡器产生一个稳定的频率信号。
这个频率可以根据需要设置，一般在几十赫兹到几百千赫兹之间。
2. 振荡器的输出信号经过分频电路后输入到计数器中。
3. 计数器会对输入的信号进行计数，并根据预设的计数值触发比较器。
4. 当计数器的计数值达到或超过比较器预设的值时，比较器会将输出状态改变，从而产生一个脉冲信号。
5. 这个脉冲信号的宽度可以通过调整比较器的预设值或者使用电容等元件进行调节。
除了基于定时器的原理，脉冲信号还可以通过其他方法产生，如利用强电脉冲进行触发、利用微控制器的数字输出产生脉冲信号等。
每种方法都有各自适用的场景和应用。
脉冲信号在通信、测量、控制等领域中得到广泛应用。
它具有短暂、离散的特点，能够传输和处理高频率的信号。
在数字系统中，脉冲信号也被广泛应用于逻辑电路的设计和时序控制等方面。
第六章 脉冲的产生与原理及原理的应用
2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 熟悉施密特触发器的构成。 (3) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。
第6章脉冲波形的产生与整形
3. 实训设备及元器件 (1) 实训设备： 双路直流稳压电源、信号发生器1台、双踪示 波器1台、面包板1块、单股导线若干、万用表(数字表、指针表 各1块)。 (2) 实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块 NE555。 4. 测试内容 1) 测试电路 测试电路如图6.9所示。 2) 测试步骤 (1) 按图6.9所示接好电路，在输入端接入信号发生器，并用 示波器分别观测输入端和输出端的波形
1. 实训任务 (1) 用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。 (2) 分析和仿真555定时器的逻辑功能。 (3) 记录并比较测试结果。 2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。 3. 实训设备及元器件 (1)实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万 用表(数字表、指针表各1块)。 (2)实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块NE555。
第6章脉冲波形的产生与整形
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，它主要由3个电阻
R组成的分压器、两个高精度电压比较器C1和C2、一个基本RS
触发器、一个作为放电的三极管VT及输出驱动G3组成。
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.1 NE555集成定时器内部电路
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.2所示为555定时器的逻辑符号 和引脚排列。
t RC ln uC () uC (0) uC () UD
(6-2)
第6章脉冲波形的产生与整形
第6章脉冲波形的产生与整形
3. 实训设备及元器件 (1) 实训设备： 双路直流稳压电源、信号发生器1台、双踪示 波器1台、面包板1块、单股导线若干、万用表(数字表、指针表 各1块)。 (2) 实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块 NE555。 4. 测试内容 1) 测试电路 测试电路如图6.9所示。 2) 测试步骤 (1) 按图6.9所示接好电路，在输入端接入信号发生器，并用 示波器分别观测输入端和输出端的波形
1. 实训任务 (1) 用仪表仪器测试555定时器的逻辑功能。 (2) 分析和仿真555定时器的逻辑功能。 (3) 记录并比较测试结果。 2. 实训要求 (1) 熟悉555定时器的符号、逻辑功能、引脚排列。 (2) 小组之间相互学习和交流，比较实训结果。 3. 实训设备及元器件 (1)实训设备：直流稳压电源1台、面包板1块、单股导线若干、万 用表(数字表、指针表各1块)。 (2)实训器件：一只0.01mF的电容、一只1k的电阻、一块NE555。
第6章脉冲波形的产生与整形
NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，它主要由3个电阻
R组成的分压器、两个高精度电压比较器C1和C2、一个基本RS
触发器、一个作为放电的三极管VT及输出驱动G3组成。
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.1 NE555集成定时器内部电路
第6章脉冲波形的产生与整形
图6.2所示为555定时器的逻辑符号 和引脚排列。
t RC ln uC () uC (0) uC () UD
(6-2)
第6章脉冲波形的产生与整形
脉冲发生电路
0
32VCC 31VCC
R2C ln2
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q
R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH
RC ln C () C (0) C () C (tH )
RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
32VCC 31VCC
R2C ln2
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电路的振荡周期为：
T TH T L (R1 2R2)C ln2
输出脉冲的占空比:
q TH R1 R2 T R1 2R2
上式说明，多谐振荡器的占空比在R1R2值确定以后， 占空比固定不变，且大于50%，为了得到占空比可调且 小于50%的多谐振荡器，修改电路如下：
输出脉冲的占空比：
q
R1 R1 R2
调节电位器，只必变输出脉冲的占空比，而脉冲周期不变。
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利用上述参数指标，基本上可以将一个矩形脉冲的特 性表示清楚。在有些特定应用还用到一些特殊的参数，如 周期和幅度的稳定性等。
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555定时器
555定时器是数模混合的中规模集成电路，能方便地 构成单稳态、多谐振荡器和施密特触发器，所以广泛应用 在脉冲波形的整形与产生电路中。以CB555为例介绍。
综上所述，可画出触发信号作用下C 和0 的波形图。
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若忽略TD的饱和压降，则 C 从0上升到2VCC/3的时间，
即 的输0 出脉宽tH计算公式为：
tH
RC ln C () C (0) C () C (tH )
RC ln VCC 0 VCC 2VCC
触发器清0触发器清0td导通电容c通过r2和td放电路进入第二暂稳态此时上升至2vcc3时电容c通过r和t放电电t导通下降下降电1021??cc??数字逻辑电路电子教案西北大学信息学院c0?o?当下降至1vcc3时触发器又置1平电容c充电电路又进入第一暂稳态
数字电子技术课后习题答案
ABACBC
BC
A
00 01 11 10
00
1
0
1
11
0
1
0
Y ABC
❖ 3.13某医院有一、二、三、四号病室4间，每室设有 呼叫按钮，同时在护士值班室内对应的装有一号、 二号、三号、四号4个指示灯。
❖ 现要求当一号病室的按钮按下时，无论其它病室的 按钮是否按下，只有一号灯亮。当一号病室的按钮 没有按下而二号病室的按钮按下时，无论三、四号 病室的按钮是否按下，只有二号灯亮。当一、二号 病室的按钮都未按下而三号病室的按钮按下时，无 论四号病室的按钮是否按下，只有三号灯亮。只有 在一、二、三号病室的按钮均未按下四号病室的按 钮时，四号灯才亮。试用优先编码器74148和门电路 设计满足上述控制要求的逻辑电路，给出控制四个 指示灯状态的高、低电平信号。
HP RI/BIN
I0
0/ Z1 0 10 ≥1
I1
1/ Z1 1 11
I2
2/ Z1 2 12 18
YS
I3
3/ Z1 3 13
I4
4/ Z1 4 14
YEX
I5
5/ Z1 5 15
I6
6/ Z1 6 16
I7
7/ Z1 7 17
Y0
V18
Y1
ST
E N
Y2
(b)
74148
(a)引脚图;(b)逻辑符号
A
00 01 11 10
00
0
0
1
11
1
0
1
Y AB BC AC
由于存在AC 项，不存在相切的圈，故无冒险。
❖ 4.1在用或非门组成的基本RS触发器中，已知 输入SD 、RD的波形图如下，试画出输出Q, Q
第六章频响函数脉冲响应函数
分别作傅里叶变换
X () x(t)e jtdt (t)e jtdt 1
Y () y(t)e jtdt h(t)e jtdt
对于非周期输入信号x(t)，可将其利用傅立叶变换展 成一系列谐和分量之和。分别考虑各个谐和分量对系 统的作用结果，然后把它们叠加起来，就得到系统的 总响应。
y(t) H ()x0e jt
H(ω)又可写成复指数形式
H() H() e j
|H(ω)|表示复数H(ω)的模，φ表示其幅角。于是:
y(t)
y0e jt
y0e j e jt
y0 x0
e j x0e jt
y(t) H ()x0e jt
用复数H(ω)表示输出与输入的振幅比y0/x0和相位φ， 其模代表了振幅比，幅角即为输出与输入之间的相
y(t) Ae pt sin(qt )
p k m
c 2p 2 k
m
m
q 12 p c
2 km
两种初始条件分别为：
(1)当t≤0时，系统是静止的
y(0 ) y(0 ) 0
(2) 在t=0的邻域内，单位脉冲力δ(t)引起
位移与速度:
y(0 ) 0
y(0 )
1 m
y(t) Ae pt sin(qt )
t
y(t) x( ) h(t )d
该形式的积分称为卷积积分或杜哈美(Duhamel)积分
对于线性系统来说，该定理为最重要的输入—输出 关系式之一。这是卷积积分的第一种形式。
卷积积分的第二种形式
Y () H ()
H () h(t)e jtdt
H () h(t)e jtdt
说明频率响应函数是脉冲响应函数的傅里叶变换。
h(t) 1 H ()e jtd
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第六章脉冲信号产生与转换
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。
反相器第六的章脉冲电信号压产生传与转换输特性
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，
第六章脉冲信号产生与转换
+V + +V
充电
放电
VDD
+V +
充电
微分电路 a)电阻下拉式 b)电阻上拉式 第六章脉冲信号产生与转换 c)时序图
当电路的时间常数τ=RC >>tw时，即使电路的形式
完全一样，但这样的RC电路是耦合电路，而不是
微分电路，其输出电压uo 与输入电压uI 的波形
近似相同。
0 ►1
1►01 ►0来自0►1暂稳状态
2. 正加反负馈触过发程脉：冲电路翻转为暂稳态 当t=t1时，uI产生负跳变，使
u而u01I使由↓u→低R产电u生0平1┗↑同跳→━样变u━的R为正━↑高→跳━电┛u变平0，2，↓G2由的于输电出容u02两从端高电电压平u变C不为能低突电变平，，因这
是结一果个使强得列电正路反迅馈速过进程入：G1第门六章关脉冲闭信号、产生G与2转门换 打开的暂稳状态。
输入下一个触发脉冲。 tre =(3～5)RC fmax =1/（tw+tre）
㈡ 主要参数 1. 输出脉冲宽度
设VDD=5V、VTH=2.5V，估算公式得到 tW ≈0.7RC
R、C的单位分别为MΩ和μF，tw的单位为秒。 2. 恢复实间tre
tre =(3～5)RC 3. 最高重复触发频率fmax
第六章脉冲信号产生与转换
数字电子技术基础
第一节 预备知识
一、微分电路和积分电路 RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛 的应用。 (一) 微分电路 微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为 正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就 是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常
数τ=RC 远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。
1►0
0►1
1► 0 1
脉冲宽度：tW≈0.7RC
3.正电反馈路过自程：动返回稳态 电路在暂稳态期间，u01为高电平， C经充R电到→地uC不↑→断u对R ↓电→u容02↑充→电u01，↓ 使uC 按指数规律上升，uR按 结指产果数生使规下得律 列电路下 的自降 正动┗， 反返━━当馈回━━到过u━RG┛下程1打第降：六开章到、脉冲GG信2号2门关产生闭的与转的换阈稳值态电。暂压稳时态，的持电续路时将间，
耦合电路的时序图 第六章脉冲信号产生与转换
(二) 积分电路 积分电路也是一种常用的波形变换电路，它可
以将矩形脉冲变换成近似三角波。其电路也是一 个RC串联电路，但从电容上取出输出电压，且要
求电路的时间常数τ=RC远大于输入矩形正脉冲 的宽度tw。
第六章脉冲信号产生与转换
积分电路 a)电路图 b)波形图
fmax =1/（tw+tre）
第六章脉冲信号产生与转换
二、集成单稳态触发器 单片集成单稳态触发器具有价廉、性能稳定、
使用方便等优点，在数字电路中的应用日益广泛， 下面以74HC221为例介绍。
74HC221为集成双单稳态触发器，其中每个单
稳态触发器单元均具有两个触发输入端TR+和TR(TR+为正边沿触发端，TR-为负边沿触发端)，和 一个清零端R(低电平有效)，两个互补的输出端Q 和Q。
单稳态电路的第整六章脉形冲信作号产用生与转（换 高电平触发）
(二) 脉冲的定时
利用宽度为tW的矩形脉冲作为与门的控制信 号，只有在tW 时间内，与门才打开，其它输入
信号才能通过。
单稳态电路的定时作用（低电平触发） a)原第理六章脉图冲信号产b生)与转波换 形图
(三) 脉冲的延时
微分型单稳态电路输出u02的下降沿相对于输 入触发脉冲uI的下降沿滞后了tW时间，称这个时
间为延迟时间。
74HC221组成的脉冲延时电路 a)电第路六章脉图冲信号产b生)与转时换 序图
数字电子技术基础习题
第六章脉冲信号产生与转换
第三节 多谐振荡器
多谐振荡器没有稳定的状态，又称无稳态电 路，它不需外加触发信号便能产生一系列矩形脉 冲，在数字系统中常用作矩形脉冲源，作为时序 电路的时钟信号。所谓的多谐，是指电路所产生 的矩形脉冲中含有许多高次谐波的意思。
第六章脉冲信号产生与转换
74HC221典型接线图
第六章脉冲信号产生与转换
三、单稳态触发器的应用 单稳态触发器在数字电路中一般用于整
形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相 等的波形） 、定时（产生一定宽度的矩形 波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间 后输出）等。
第六章脉冲信号产生与转换
(一) 脉冲的整形 无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只 要符合触发电压，能使单稳态电路翻转，就能在 输出端得到一定宽度、一定幅度、前后沿较陡的 规则矩形脉冲。
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。
第六章脉冲信号产生与转换
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
第六章脉冲信号产生与转换
第二节 单稳态触发器
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。
第六章脉冲信号产生与转换
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
㈠ 工作原理 第六章脉冲信号产生与转换
0
1
0 1
1. 电路的稳态 当uI为高电平且R <Roff(关门电阻)时 ， G2门关闭，u02为高电平，G1门由于输入全为1而打开， u01为低电平。此时，电第路六章脉处冲信于号产稳生与转定换 状态。
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 的第大六章小脉冲有信号关产生。与转恢换复过程结束后，才允许
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。
反相器第六的章脉冲电信号压产生传与转换输特性
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，
第六章脉冲信号产生与转换
+V + +V
充电
放电
VDD
+V +
充电
微分电路 a)电阻下拉式 b)电阻上拉式 第六章脉冲信号产生与转换 c)时序图
当电路的时间常数τ=RC >>tw时，即使电路的形式
完全一样，但这样的RC电路是耦合电路，而不是
微分电路，其输出电压uo 与输入电压uI 的波形
近似相同。
0 ►1
1►01 ►0来自0►1暂稳状态
2. 正加反负馈触过发程脉：冲电路翻转为暂稳态 当t=t1时，uI产生负跳变，使
u而u01I使由↓u→低R产电u生0平1┗↑同跳→━样变u━的R为正━↑高→跳━电┛u变平0，2，↓G2由的于输电出容u02两从端高电电压平u变C不为能低突电变平，，因这
是结一果个使强得列电正路反迅馈速过进程入：G1第门六章关脉冲闭信号、产生G与2转门换 打开的暂稳状态。
输入下一个触发脉冲。 tre =(3～5)RC fmax =1/（tw+tre）
㈡ 主要参数 1. 输出脉冲宽度
设VDD=5V、VTH=2.5V，估算公式得到 tW ≈0.7RC
R、C的单位分别为MΩ和μF，tw的单位为秒。 2. 恢复实间tre
tre =(3～5)RC 3. 最高重复触发频率fmax
第六章脉冲信号产生与转换
数字电子技术基础
第一节 预备知识
一、微分电路和积分电路 RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛 的应用。 (一) 微分电路 微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为 正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就 是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常
数τ=RC 远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。
1►0
0►1
1► 0 1
脉冲宽度：tW≈0.7RC
3.正电反馈路过自程：动返回稳态 电路在暂稳态期间，u01为高电平， C经充R电到→地uC不↑→断u对R ↓电→u容02↑充→电u01，↓ 使uC 按指数规律上升，uR按 结指产果数生使规下得律 列电路下 的自降 正动┗， 反返━━当馈回━━到过u━RG┛下程1打第降：六开章到、脉冲GG信2号2门关产生闭的与转的换阈稳值态电。暂压稳时态，的持电续路时将间，
耦合电路的时序图 第六章脉冲信号产生与转换
(二) 积分电路 积分电路也是一种常用的波形变换电路，它可
以将矩形脉冲变换成近似三角波。其电路也是一 个RC串联电路，但从电容上取出输出电压，且要
求电路的时间常数τ=RC远大于输入矩形正脉冲 的宽度tw。
第六章脉冲信号产生与转换
积分电路 a)电路图 b)波形图
fmax =1/（tw+tre）
第六章脉冲信号产生与转换
二、集成单稳态触发器 单片集成单稳态触发器具有价廉、性能稳定、
使用方便等优点，在数字电路中的应用日益广泛， 下面以74HC221为例介绍。
74HC221为集成双单稳态触发器，其中每个单
稳态触发器单元均具有两个触发输入端TR+和TR(TR+为正边沿触发端，TR-为负边沿触发端)，和 一个清零端R(低电平有效)，两个互补的输出端Q 和Q。
单稳态电路的第整六章脉形冲信作号产用生与转（换 高电平触发）
(二) 脉冲的定时
利用宽度为tW的矩形脉冲作为与门的控制信 号，只有在tW 时间内，与门才打开，其它输入
信号才能通过。
单稳态电路的定时作用（低电平触发） a)原第理六章脉图冲信号产b生)与转波换 形图
(三) 脉冲的延时
微分型单稳态电路输出u02的下降沿相对于输 入触发脉冲uI的下降沿滞后了tW时间，称这个时
间为延迟时间。
74HC221组成的脉冲延时电路 a)电第路六章脉图冲信号产b生)与转时换 序图
数字电子技术基础习题
第六章脉冲信号产生与转换
第三节 多谐振荡器
多谐振荡器没有稳定的状态，又称无稳态电 路，它不需外加触发信号便能产生一系列矩形脉 冲，在数字系统中常用作矩形脉冲源，作为时序 电路的时钟信号。所谓的多谐，是指电路所产生 的矩形脉冲中含有许多高次谐波的意思。
第六章脉冲信号产生与转换
74HC221典型接线图
第六章脉冲信号产生与转换
三、单稳态触发器的应用 单稳态触发器在数字电路中一般用于整
形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相 等的波形） 、定时（产生一定宽度的矩形 波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间 后输出）等。
第六章脉冲信号产生与转换
(一) 脉冲的整形 无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只 要符合触发电压，能使单稳态电路翻转，就能在 输出端得到一定宽度、一定幅度、前后沿较陡的 规则矩形脉冲。
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。
第六章脉冲信号产生与转换
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
第六章脉冲信号产生与转换
第二节 单稳态触发器
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。
第六章脉冲信号产生与转换
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
㈠ 工作原理 第六章脉冲信号产生与转换
0
1
0 1
1. 电路的稳态 当uI为高电平且R <Roff(关门电阻)时 ， G2门关闭，u02为高电平，G1门由于输入全为1而打开， u01为低电平。此时，电第路六章脉处冲信于号产稳生与转定换 状态。
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 的第大六章小脉冲有信号关产生。与转恢换复过程结束后，才允许