数字电路基础第七课：脉冲波形的产生和整形

2023-4-29 12:21| 发布者: 开心| 查看: 31| 评论: 0

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摘要: 本文目录 §6.1 概述 §6.2 单脉冲的产生 §6.3 连续矩形脉冲波的产生 §6.4 单稳态触发器 §6.5 555定时器的原理和应用以下内容为正文§6.1 概述数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工 ...

    本文目录
§6.1  概述
§6.2  单脉冲的产生
§6.3  连续矩形脉冲波的产生
§6.4  单稳态触发器
§6.5  555定时器的原理和应用
以下内容为正文
§6.1  概述
数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。
最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。
§6.2  单脉冲的产生

按钮按放一次，便产生一个单脉冲。
但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。
工作原理：

§6.3 连续矩形脉冲波的产生
矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论由集成电路构成矩形波发生器。
6.3.1 环形振荡器
利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:

工作原理：

改进方法：在原电路的基础上添加 RC 延时电路，便可以克服上图的不足。

工作原理

6.3.2 RC 耦合式振荡器

该电路有两个缺点:
1. 不容易起振;
2. 电路振荡频率的稳定性较差,容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。
为便于起振，将两个电阻改接成如图( b)示。
只要适当选择它们的大小，使两个与非门的静态工作点均处于转移特性的中点，起振便比较容易。

为获得稳定的振荡频率, 可在振荡电路中串接石英晶体，组成石英晶体振荡器，如图( c )所示。

石英晶体的化学成分是SiO2 ,晶格结构为各向异性，是一种具有压电效应的晶体。由石英晶体的阻抗与频率特性曲线可见石英晶体的选频特性很好。
压电效应:
在晶体切片的两个对应面上加上交变电压时,晶体会出现机械变形振动并产生交变电场,这种现象就是压电效应。当外加电压的频率与晶体的固有频率相同时,其机械变形的幅度和交变电场幅度就都达最大,发生压电谐振。晶体的固有频率：取决於晶体的几何尺寸。
石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。

其振荡频率主要取决于石英晶体的固有频率
§6.4 单稳态触发器
单稳态触发器简称“单稳” 。
单稳的突出特点是：输出端只有一个稳定状态，另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态，但是，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。

6.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理

6.4.2 集成单稳组件介绍
集成化的单稳组件的类型很多，下面以74LS123作为介绍对象。 74LS123管脚图如下：

74LS123 包括两个独立的单稳，各管脚以字头 1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻( RT )和定时电容( CT )决定。单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入相与的结果，具体参见它的功能表。

74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:

3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲，可使输出脉冲的宽度加宽:

由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度，所以，它被称为可再触发式单稳。

6.4.3 单稳态触发器的应用
单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如“ 延时控制 ”:

用波形图表示如下:

§6.5 555定时器的原理和应用
555定时器的特点：是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便，带负载能力较强，目前得到了非常广泛的应用。
6.5.1 555定时器的工作原理
首先介绍555定时器的内部电路结构。
555定时器的内部电路包括以下几部分：
（1）一个由三个相等电阻组成的分压器;
（2）两个电压比较器: A1、A2 ;
（3）一个 RS 触发器;
（4）一个反相器和一个晶体管T。