数字电子技术脉冲波形的产生和整形
脉冲波形的产生与整形
8.3 单稳态电路
1.输出 脉冲宽度tW
2.恢复时间tre
4.输出脉 冲幅度Um
3.分辨时间td
8.3 单稳态电路
8.3.3 集成单稳态电路
常用单稳态电路有 54/74121，54/74221， 54/74123，CD4098， CD4538等。
集成单稳态电路分为 可重复触发型和不可重复 触发型两种。如图8.3.7 所示，输入给电路的4个 触发脉冲分别作用于两种 单稳态电路。
8.4 多谐振荡电路
2.石英晶体多谐振荡器 前述的各种多谐振荡器由于阻容元件及门电路的阈值电压等随外界条
件（主要是温度）变化较大，其频率稳定性一般很难优于10－3。石英晶体 多谐振荡器具有极高的稳定性，用它作为谐振元件做成的石英晶体多谐振 荡器的频率稳定性可优于10－9。
石英晶体的等效电路如图8.4.7（a）所示，图8.4.7（b）是其电路符 号，图8.4.7（c）是其阻抗频率特性。
因为ui=uo,再经过3个tpd时间,uo自动返回到低电 平,如此循环反复,输出矩形脉冲,产生振荡信号。矩 形脉冲振荡信号波形图如图8.4.2（b）所示，其振荡 周期为T=2×3tpd =6tpd
8.4 多谐振荡电路
图8.4.2 环形多谐振荡器
8.4 多谐振荡电路
8.4.2 对称和谐振荡器
在介绍单稳态电路时，将RS锁存器一侧的反馈回路改为RC微 分电路，如图8.4.4(a)、(b)所示，结果使电路由具有两个稳态 变成了具有一个稳态和一个暂稳态。
第8章 脉冲波形的产生与整形
本章小结 ➢施密特触发器除了波形变换、脉冲鉴幅、脉冲整形外，还可以改善 输入脉冲的上升沿和下降沿，使脉冲接近理想脉冲信号。施密特触发 器除有反相传输和同相传输两种电路外，还有施密特与非门、施密特 或非门等。 ➢集成定时器电路有TTL构成的电路，也有CMOS构成的电路。除了作 为定时器外，还可作为施密特触发器、单稳态电路和多谐振荡器等。 ➢当需要产生的脉冲信号频率较高，并且频率稳定性较高时，通常采 用石英晶体振荡器。
脉冲波形的产生与整形a
将输入脉冲波形的某一部分固定 在特定的电平上，使得输出波形 在特定时间段内保持恒定的幅度。
实现方式
采用钳位电路，如二极管钳位电路、 运放钳位电路等，对输入信号进行 非线性处理。
应用场景
适用于需要固定信号幅度的场合， 如数字电路中的电平转换、脉冲波 形的幅度调整等。
比较器整形技术
原理
利用比较器对输入脉冲波形与参考电平进行比较，根据比较结果输 出相应的电平，从而实现对输入波形的整形。
THANKS
感谢观看
案例一
使用示波器对某型号激光器的脉冲输出进行测量，获取了脉冲信号的幅度、频率和波形信息，为后续的光学实验提供 了准确的数据支持。
案例二
在通信系统中，对接收到的脉冲信号进行采样测量和频谱分析，成功提取了信号的频率成分和幅度信息，为通信系统 的性能评估提供了重要依据。
案例三
在电力电子领域，对开关电源的脉冲输出进行测量和评估，发现其存在较大的谐波失真和噪声干扰，为 后续的优化设计提供了方向。
脉冲波形特性
01
02
03
04
幅度
脉冲波形的幅度通常指其最大 值和最小值之间的差值，反映
了波形的强度。
宽度
脉冲波形的宽度指脉冲持续的 时间，也称为脉冲宽度。
周期
脉冲波形的周期指相邻两个脉 冲之间的时间间隔，反映了波
形的频率。
占空比
占空比指脉冲宽度与周期之比 ，反映了脉冲在周期内的占比
。
脉冲波形分类
06
总结与展望
研究成果总结
脉冲波形产生技术
成功研发出多种脉冲波形产生技术，包括基于振荡器、数 字合成、模拟电路等方法，实现了高精度、高稳定性的脉 冲信号输出。
脉冲波形整形技术
第10章 脉冲波形
uO的下降沿比uI的下降沿延迟了tw的时间。
数字电子技术
单稳态触发器小结
单稳态触发器可以由门电路构成，也可以由 555定时器构成。在单稳态触发器中，由一个暂稳 态过渡到稳态，其“触发”信号也是由电路内部 电容充（放）电提供的，暂稳态的持续时间即脉 冲宽度也由电路的阻容元件决定。
单稳态触发器不能自动地产生矩形脉冲，但 却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，用途 很广。
对称式 多谐振荡器
数字电子技术
二、工作原理
假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则 必然会引起如下的正反馈过程 ：
使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平， 电路进入第一暂稳态。 此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容 C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时间常数， 所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH， 并引起如下的正反馈过程：
为数字—模拟混合集成电路。 可产生精确的时间延迟和振荡，内部有 3 个 5KΩ的电阻分压器，故称555。
在波形的产生与变换、测量与控制、家用电
器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。
数字电子技术
各公司生产的 555 定时器的逻辑功能与外引线 排列都完全相同。
双极型产品 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 555 556 驱动能力较大 5~16V 可达200mA CMOS产品 7555 7556 低功耗、高输入阻抗 3~18V 可达4mA
数字电子技术
10.4 多谐振荡器
1. 多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 • 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。 • 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。
脉冲波形产生整形介绍课件
05
混合电路方法： 结合模拟电路 和数字电路的 优点，实现脉 冲波形的产生。
ห้องสมุดไป่ตู้
脉冲波形的应用
通信系统：用于信号传输和调制 雷达系统：用于目标探测和定位
医疗设备：用于诊断和治疗 电子设备：用于控制和调节 测量仪器：用于信号采集和处理 能源系统：用于电力传输和转换
整形技术的定义
01
04
整形技术在通信、雷达、 医疗等领域有着广泛的 应用。
01
脉冲波形产生 原理：通过控 制信号的幅度、 频率和相位， 产生不同形状 的脉冲波形。
02
脉冲波形产生 方法：可以通 过模拟电路、 数字电路和混 合电路等多种
方法实现。
03
模拟电路方法： 通过使用电容、 电阻和电感等 元件，实现脉 冲波形的产生。
04
数字电路方法： 通过使用数字
信号处理器 （DSP）或微 控制器（MCU） 等数字器件， 实现脉冲波形
演讲人
目录
01. 脉冲波形产生原理 02. 脉冲波形整形技术 03. 脉冲波形产生整形实例
脉冲波形的定义
脉冲波形通常由一 系列具有一定幅度 和宽度的脉冲组成
脉冲波形在通信、 雷达、电子等领域
有广泛的应用
脉冲波形是一种周 期性的、非连续的
信号波形
脉冲波形的特点是 具有明显的周期性
和非连续性
脉冲波形的产生方法
输出电路：将整 形后的脉冲信号 输出，如驱动负 载、显示等
应用领域：电子 测量、自动控制、 通信等
脉冲波形整形电路
01
电路结构：主要由 放大器、比较器、 触发器等组成
02
工作原理：通过比 较器将输入信号与 基准信号进行比较， 产生整形信号
数字电路脉冲波形的产生
（2）当外加触发信号时，电路由稳态翻转到暂态暂
当Vi正跳变来时，在Rd、Cd组成的微分电路输出端得到很窄的 正脉冲，使 G1输出V01由高变为低电平，经电容C耦合，使Vi2 为D低电平，于是G2的输出变为高电平。即，VO1=0，VO=1。 由于G2的输出与G1的输入端相连，这时即使触发信号再变为 低电平，G1输出暂时也不会变回高电平。即，维持暂态。 （3）电容C充电，电路由暂态自动返回稳态 在暂稳期间，电源经G1的导通管及电阻R对电容充电。随着电 容两端的电压的增长，当Vi2上升到G2的阈值电压Vth时，电路 发生下述正反馈过程：
所充的电荷释放完,使电路恢复初始状态。一般要经过3d （ d=RONC为放电时间常数）的时间。C 放电的等效电路如 上。
(4).分辨时间td
是指在保证电路正常工作的前提下，允许两个相邻触发脉
阜师院数科院
图10.2.4 集成施密特触发器7413的 电压传输特性
2020/4/21
阜师院数科院
图10.2.5 CMOS集成施密特触发器 CC40106
2020/4/21
阜师院数科院
图10.2.6 集成施密特触发器CC40106的特性
（ a）电压传输特性（b）VDD对VT＋、VT－的影响
2020/4/21
图12002.03/4/.221 图10.3.1电路的阜师电院数压科院波形图
主要参数的计算
（1）输出脉冲宽度tw 输出脉冲宽度tw 等于从电容C开始 充电到vi2上升至 VTH的这段时间。
在RON＜＜R的情况下，等效电路可简化为简单的 RC串联电路。该电路的过度过程可用三要素法求 解。
VC(t)=VC （）- [VC（ ） -VC （0）]e-t/
10.2施密特触发器（Schmitt Trigger）
脉冲信号的产生与整形教学课件
实验结果分析：分析整形后的 脉冲信号是否达到预期效果， 讨论整形器的参数调整对信号 的影响。
脉冲信号处理综合实验
• 实验目标：综合运用脉冲信号的产生与整形技术，进 行实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ应用。
脉冲信号处理综合实验
实验步骤 1. 设定所需的脉冲信号参数，如频率、占空比等。
2. 使用脉冲信号发生器产生所需的脉冲信号。
感谢您的观看
THANKS
脉冲压缩雷达
通过脉冲整形技术，实现宽脉冲压缩 ，提高雷达距离分辨率和抗干扰能力 。
在自动控制系统中的应用
伺服控制系统
利用脉冲信号控制伺服电机的转动，实现精确的位置和速度控制，广泛应用于 数控机床、机器人等领域。
可编程逻辑控制器（PLC）
通过脉冲信号控制各种执行机构，实现自动化生产线的逻辑控制和顺序控制。
随着数字信号处理技术的发展，脉冲信号的产生与整形技术也在不断进步，本课程将介绍脉冲信号的基本概念 、产生方法、整形技术及其应用。
课程目标
01
02
03
04
掌握脉冲信号的基本概念、特 性及分类。
理解脉冲信号的产生原理及方 法。
掌握脉冲信号的整形技术及应 用。
了解脉冲信号在通信、控制等 领域的应用案例。
应用场景
三角波脉冲在信号处理、波形合成 等领域有广泛应用。
04
脉冲信号的整形技术
脉冲展宽整形
总结词
通过增加脉冲宽度来减小信号的频谱宽度，从而降低信号的 传输带宽。
详细描述
脉冲展宽整形是一种常用的信号整形技术，通过增加脉冲的 持续时间来减小脉冲信号的频谱宽度，从而降低信号传输所 需的带宽。这种整形方法适用于对信号带宽有严格限制的应 用场景，如无线通信和数据传输。
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。
脉冲波形的产生与整形(全)
2020/8/16
湘潭大学信息工程学院
17
8.1.2 集成555定时器的应用
➢ 多谐振荡器 ➢ 单稳态触发器 ➢ 施密特触发器
2020/8/16
湘潭大学信息工程学院
18
(一) 多谐振荡器
➢ 多谐振荡器是一种产生矩形脉冲波的自激 振荡器。由于矩形波含有丰富的高次谐波， 所以矩形波振荡器又称为多谐振荡器。多 谐振荡器没有稳态，不需外加触发信号， 当接通电源后，便可以自动地周而复始地 产生矩形波输出。
8
5 R1 5k Ω
V-C TH 6
VR1
+ - C1
R2 5k Ω
2
TL
+
VR2 - C2
R3 5k Ω
4R
R
1
VC1(VR)
Q 3
3 v0
S VC1(VS)
7
2Q
D
T R
1
图8-1集成5G555定时器原理图 7
1、555定时器基本结构
基本RS触发器 电源端
电阻分压器
8
电压控制端 5 R1 5k Ω
VCC时，
比较器C1输出低电平， 比较器C2输出低电平，
输出端v0为高电平， 放电三极管TD截止。
2020/8/16
湘潭大学信息工程学院
11
5G555定时器的功能表。如表8-1所示。
表8-1 5G555定时器的功能表
TH
× ＞2VCC/3 ＜2VCC/3 ＜2VCC/3
TL
× × ＞VCC/3 ＜VCC/3
2）通过整形电路把已有的周期性变化 的波形变换为矩形脉冲。实现这一变换功能 的过程，称作“整形”。
常用的整形电路 有单稳态触发器和施密 特触发器 。
几种常用的脉冲波形的产生和整形电路
锯齿波
边缘斜率匀速增加，常用于 信号发生器和音乐合成。
脉冲波形产生方式
1
基于定时器
利用微控制器或集成电路中的定时器来产生精确的脉冲波形。
2
基于电荷泵
利用电荷泵电路将电荷存储并释放，产生高频率的脉冲波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
3
基于脉冲变换
利用放大和滤波电路将正弦波形转换为脉冲波形。
整形电路概述
整形电路用于将输入的不规则波形转换为规则的脉冲波形，提高信号质量和 准确性。
常见的整形电路类型
低通滤波器
去除高频噪声，保留低频成分。
施密特触发器
将输入的不稳定波形转换为稳定的方波输出。
微分器
输出与输入信号的斜率成正比的脉冲信号。
积分器
输出与输入信号积分值成正比的脉冲信号。
整形电路工作原理
整形电路通过调整信号的幅度、频率或相位，将输入波形转换为所需的脉冲 波形。
应用案例和总结
几种常用的脉冲波形的产 生和整形电路
脉冲波形广泛应用于电子领域，本演讲将介绍常见的脉冲波形种类、产生方 式以及整形电路类型和工作原理。
脉冲波形概述
脉冲波形是一种非周期性的电信号，具有高幅度且持续时间短暂的特点。
常用脉冲波形种类
方波
具有快速上升和下降的边缘， 常用于数字电路和通信系统。
脉冲状波
持续时间非常短暂，常用于 雷达和高速数据传输。
阎石《数字电子技术基础》(第6版)章节题库-第7章 脉冲波形的产生和整形电路【圣才出品】
第7章脉冲波形的产生和整形电路一、选择题1．为了提高多谐振荡器频率的稳定性，最有效的方法是（）。
A．提高电容、电阻的精度B．提高电源的稳定度C．采用石英晶体振荡器C．保持环境温度不变【答案】C【解析】石英晶体多谐振荡器的振荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率，而与外接电阻、电容无关，具有极高的频率稳定性。
2．已知时钟脉冲频率为f cp，欲得到频率为0.2f cp的矩形波应采用（）A．五进制计数器B．五位二进制计数器C．单稳态触发器C．多谐振荡器【答案】A【解析】频率变为原来的五分之一，是五分频，只需要每五次脉冲进一位即可实现。
3．在图7-1用555定时器组成的施密特触发电路中，它的回差电压等于（）A．5VB．2VC．4VD．3V图7-1【答案】B【解析】555组成的施密特触发器中，当不接外接电压时，得到电路的回差电压为2V CC/3－V cc/3＝V cc/3；5脚为外部参考电压输入V CO，如果参考电压由外接的电压V CO供给，这时V T＋＝V CO；V T－＝V CO/2，回差电压为V CO/2＝4V/2＝2V，可以通过改变V CO值可以调节回差电压的大小。
4．电路如下图7-2（图中为上升沿JK触发器），触发器当前状态Q3Q2Q1为“100”，请问在时钟作用下，触发器下一状态（Q3Q2Q1）为（）。
图7-2A．“101”B．“100”C．“011”D．“000”【答案】C【解析】JK触发器特征方程为Q n＋1＝JQ＿n＋K＿Q n，由图7-2可得，三个触发器的驱动方程均为J＝K＝1，即特性方程均为Q n＋1＝Q＿n，Q1的时钟是CP，Q2的时钟是Q1，Q3的时钟是Q2，当前Q3Q2Q1的状态是100，由于触发器在上升沿被触发，CP上升沿Q1状态被触发，变为1；同时触发了Q2，Q2变为1；同理Q3为0。
5．多谐振荡器可产生的波形是（）A．正弦波B．矩形脉冲C．三角波D．锯齿波【答案】B【解析】“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
通过产生和整形适当
的脉冲波形，可以实现计算机的高效运行和数据处理。
综上所述，数字电子技术脉冲波形的产生和整形是数字电子技术中
的基础技术，它对于信号处理、通信系统和计算机科学具有重要意义。
通过合理选择和设计适当的脉冲波形产生和整形电路，可以实现各种
功能和应用需求。
随着技术的不断发展，数字电子技术脉冲波形产生和整形技术将在更多领域展现其无限潜力。