整形电路第讲
脉冲产生与整形电路 ppt课件
2020/11/24
(c)尖脉冲
(d)锯齿波
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/11/24
tWR1 CnUC U (C () )U C U (T 0)
8
6.2 555定时器
555定时器是一种多用途的数字—模拟混合集成电路，可 以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。
双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数 码为7555。其功能和外部引脚排列完全相同。
1
3
uo
G4
2.电压比较器
3.基本RS触发器
RS
Qn+1
U+≥U-时，Ci＝1； U+＜U-时，Ci＝0。
00 01 10
不定 0 1
2020/11/24
11
Qn
11
6.2 555定时器
U CC
RD
U CO
u6
(TH )
u2
(TR )
放电端
8
4
U R1 5
6
5k
＋ －
C1
G1
R &Q
2 U R2
5k
4
6.1 概述
在数字系统中常常需要用到各种幅度、宽度以及具有
陡峭边沿的矩形脉冲信号，如触发器的时钟脉冲（CP）。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种： ①脉冲产生电路直接产生； ②利用已有的周期信号整形、变换得到。
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。
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。
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。
方波整形电路
方波整形电路方波整形电路是一种常见的电路，可以将输入的任意波形信号转换为方波信号。
它通常由比较器、反相放大器、积分器等元件组成，具有简单、实用、稳定等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
一、方波整形电路的基本原理方波整形电路的基本原理是将输入信号与一个阈值进行比较，当输入信号超过阈值时，输出为高电平；当输入信号低于阈值时，输出为低电平。
由于方波信号具有周期性和对称性，因此方波整形电路通常需要通过反馈电路来实现。
二、方波整形电路的组成方波整形电路通常由比较器、反相放大器、积分器等元件组成。
1. 比较器比较器是方波整形电路的核心部分，它的作用是将输入信号与一个阈值进行比较，当输入信号超过阈值时，输出为高电平；当输入信号低于阈值时，输出为低电平。
比较器的输出可以直接用于控制开关电路、电机驱动电路等。
2. 反相放大器反相放大器是一种基本的放大电路，它的输入信号与输出信号相反，即当输入信号为正时，输出信号为负，反之亦然。
反相放大器通常用于放大输入信号的幅度，以增加比较器的灵敏度。
3. 积分器积分器是一种滤波电路，它可以将输入信号进行积分，以消除噪声和干扰。
积分器通常用于对输入信号进行平滑处理，以获得更加稳定的方波信号。
三、方波整形电路的应用方波整形电路具有简单、实用、稳定等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
以下是方波整形电路的一些常见应用：1. 电机驱动电路方波整形电路可以用于电机驱动电路中，以控制电机的转速和方向。
在电机驱动电路中，方波整形电路通常与PWM控制器、电机驱动芯片等组合使用，以实现精确的电机控制。
2. 信号处理电路方波整形电路可以用于信号处理电路中，以将输入信号转换为方波信号进行处理。
在信号处理电路中，方波整形电路通常与滤波器、放大器等组合使用，以实现对信号的分析和处理。
3. 时序控制电路方波整形电路可以用于时序控制电路中，以控制各种时序信号的产生和切换。
在时序控制电路中，方波整形电路通常与计数器、时钟芯片等组合使用，以实现精确的时序控制。
整形电路工作原理
整形电路工作原理整形电路是一种能够将输入信号进行处理和改变的电路。
它由多个电子元件组成，通过这些元件的相互作用，能够实现信号的放大、滤波、整形等功能。
整形电路在电子设备中广泛应用，如放大器、滤波器、整流器等。
整形电路的工作原理主要包括信号输入、信号处理和信号输出三个步骤。
首先，输入信号会经过信号输入端进入整形电路。
输入信号可以是模拟信号或数字信号，其形式可以是连续的或离散的。
整形电路会根据输入信号的特性进行相应的处理。
在信号处理的过程中，整形电路会利用不同的电子元件对输入信号进行放大、滤波或整形等操作。
放大器是整形电路的重要组成部分，能够将输入信号的幅度放大。
滤波器则可以通过选择特定频率范围内的信号进行传输，抑制其他频率范围的信号。
整流器则可以将交流信号转换为直流信号。
在信号输出阶段，整形电路会将经过处理的信号输出到指定的位置。
输出信号的形式可以是模拟信号或数字信号，也可以是连续的或离散的。
输出信号的特性会受到整形电路的设计和元件参数的影响。
整形电路的工作原理可以通过以下几个实例进行说明。
首先是放大器电路。
放大器通过增加输入信号的幅度，将弱信号放大为强信号。
放大器的核心元件是晶体管或运算放大器，通过对输入信号的放大倍数进行控制，实现信号放大的功能。
其次是滤波器电路。
滤波器通过选择特定频率范围内的信号进行传输，抑制其他频率范围的信号。
滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等不同类型。
滤波器的核心元件是电容器和电感器，通过对输入信号的频率进行选择性的传输和抑制，实现对信号的滤波。
最后是整流器电路。
整流器可以将交流信号转换为直流信号。
整流器的核心元件是二极管，通过对输入信号的正负半周进行选择性的传输，实现对信号的整形。
整流器常用于电源和通信系统中，用于将交流信号转换为直流信号供电。
整形电路是一种能够对输入信号进行处理和改变的电路。
它通过不同的电子元件和电路设计，实现对信号的放大、滤波、整形等功能。
10第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
集成单稳态触发器74121的外部连接方法
Cext
Rext VCC
Cext
VCC
10 11 9 14 C ext R ext R intVCC C ext
10 11 9 14 C ext R ext R intVCC C ext 3 A 1 4 A 2 5
vO1
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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. 工作原理
Cd v d G1
VDD R
vO1 C vI2
G2
vO
vI Rd
微分型单稳态触发器
如果这时触发脉冲已消失（ vd已回到低电平），则 vO1 、vI2迅速跳变为高电平，并使输出返回vO=0的 状态。 同时，电容C通过电阻R和门G2的输入保护电路向 VDD放电，直至电容上的电压为0，电路恢复到稳定 状态。
不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲， 由于矩形脉冲中含有丰富的高次谐波分量， 所以习惯上把矩形波振荡器叫做多谐振荡器。
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第一节 几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
对称式多谐振荡器
vI1
C2
G1 vO1
C1 RF1
vI2 G2
RF2
vO
假定由于某种原因使vI1 有微小的正跳变，则必然 会引起如下的正反馈过程
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
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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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
+
+ UZ
uo
+UZ
uo
-UZ
0
ui
电压比较器的另一种形式
——将双向稳压管接在负 ui 反馈回路上
UZ
R
R´
+
uo
8
+
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
9
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
1
>2/3VCC <1/3VCC
导通
0
15
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。
uo
R2
UL
Uom
上下门限电压：
UH
R1 UH U om R2 R1 UL U om R2
0
-Uom 传输特性曲线
ui
24
2) 加上参考电压后的上行迟滞比较器 R
16
1、用电压比较器构成的施密特触发器电路 电路及传输特性如图所示。R限流、VDZ限 幅、R1和R2引入电压串联正反馈。
UT
R1 UZ R1 R 2
UT
R1 U Z R1 R 2
17
下行迟滞比较器
1) 没加参考电压的下 行迟滞比较器
分析
1.因为有正反馈，所以 输出饱和。
2.当uo正饱和时(uo =+UOM ) R1 ： U U om U H R1 R2 3.当uo负饱和时(uo =–UOM ) ：
20
t
2) 加上参考电压后的下行迟滞比较器
ui
加上参考电压后的上下限：
R
－+ +
R2
uo
R1 R2 UH U om UR R1 R2 R1 R2
UR
uo
Uom
R1
R1 R2 UL U om UR R1 R2 R1 R2
UL
UH
0
-Uom
ui
21
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
22
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
－+ +
R2
uo
Байду номын сангаас
当u+> u- =0 时, uo= +UOM
当u+< u- =0时, uo= -UOM
12
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。
13
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。
2
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
3
过零比较器: (UR =0时)
uo +UOM
ui
+
+
uo
0
-UOM
ui
+
+
uo
ui
uo
-UOM 0
+UOM
ui
4
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
ui
R
－+ +
R1 U R2 +
uo
参考电压由 输出电压决定
R1 U U om U L R1 R2
18
R1 UH U om R1 R2
R1 UL U om R1 R2
ui
R
－+ +
R1 R2
uo 传输特性：
uo
Uom
UL
UH
当ui 增加到UH时，输 出由Uom跳变到-Uom；
10
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。
11
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
§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。
1
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。
-Uom
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR 时 , uo = +Uom
当ui < UR 时 , uo = -Uom
5
若ui从反相端输入
uo
+Uom
UR
+
+
ui
uo
-Uom
当ui < UR 时 , 当ui >UR 时 ,
0
UR
ui
uo = +Uom uo = -Uom
6
例：利用电压比较器将正 弦波变为方波。