第 5 章脉冲信号的产生与整形

第 5 章脉冲信号产生与整形

第 5 章脉冲信号的产生与整形

脉冲信号的产生与整形是在实际工作和较大规模的电路系统中经常遇到的技术环节。通过本章的学习要掌握脉冲信号产生与整形的原理、方法以及用于脉冲信号整形和产生的器件的工作方式和实际应用。

学习内容：施密特触发器的工作原理和应用， 555 定时器的工作原理和应

用，各种信号参数的计算。


施密特触发器

一、用门电路组成的施密特触发器

下图为由 G1 和 G2 两个 CMOS 反相器组成的施密特触发器，输入电压 u Ｉ经电阻 R １和 R ２分压来控制反相器的工作状态，要求 R ２＞ R １。右图分别为施密特触发器反相输出和同相输出的逻辑符号。框

“　内的 ”为施密特触发器的限定符号。


THT

TTH

I

UR

RU

URR

RUu

uRR

Ru

)1(2

1

21

2/1

21

2/1

Iu

Iu

所以

同理

THT UR

RU )1(

2

1


2 ．工作原理

施密特触发器有两个稳定状态，而这两个稳定状态的维持和转换完全取决于输入电压的大小。只要输入电压 u Ｉ上升到略大于 UＴ + 或下降到略小于 U Ｔ－时，施密特触发器的输出状态就会发生翻转，从而输出边沿陡峭的矩形脉冲。

3 ．施密特触发器的电压传输特性

输入电压 uI 上升到使电路状态发生翻转时的值，称为正向阈值电压，用 U Ｔ + 表示。输入电压 u Ｉ下降到使电路状态发生翻转时的值，称为负向阈值电压，用 U Ｔ－表示。施密特触发器的正向阈值电压 U Ｔ + 和负向阈值电压 U Ｔ－的差值，称为回差电压，用 ΔU Ｔ表示。

THUR

RU

2

12


电压传输特性反映的是触发器输出电压随输入电压变化的规律 .　

反相施密特触发器电压传输特性同相施密特触发器电压传输特性

随着输入电压的升高和降低，输出电压呈反相变化趋势。

随着输入电压的升高和降低，输出电压呈同相变化趋势。


二、集成施密特触发器 1 ． TTL 集成施密特触发器

右图左为施密特触发六反相器CT7414 和 CT74LS14 的逻辑符号，它有六个独立的施密特反相器。右图右为施密特触发双 4 输入与非门 CT7413 和 CT74LS13 的逻辑符号。

TTL 集成施密特与非门和缓冲器有如下特点：

可将变化非常缓慢的信号变换成上升沿和下降沿都很陡直的脉冲信号。具有阈值电压和回差电压温度补偿。因此，电路性能的一致性好。

具有很强的抗干扰能力


2 ．ＣＭＯＳ集成施密特触发器左图为施密特六反相器 CC40106 的逻辑符号。右图为施密特触发四 2 输入与非门 CC4093 的逻辑符号。当电源电压 VDD 变化时，对 CMOS施密特触发器的电压传输特性也会产生一定的影响。由于集成 CMOS 施密特触发器内部参数离散性的影响，因此，其 U Ｔ + 和 U Ｔ－也有较大的离散性。

CMOS 集成施密特触发器具有如下特点：可将变化非常缓慢的信号变换为上升沿和下降沿很陡直的脉冲信号。

在电源电压 VDD 一定时，触发阈值电压稳定，但其值会随 VDD 变化。电源电压 VDD 变化范围宽，输入阻抗高，功耗极小。抗干扰能力很强。

第 5 章脉冲信号产生与整形三、施密特触发器的应用

1 ．用于波形变换

施密特触发器可用于将三角波、正弦波及其它不规则信号变换成矩形脉冲。

第 5 章脉冲信号产生与整形2 ．用于脉冲整形

当传输的信号受到干扰而发生畸变时，可利用施密特触发器的回差特性，将受到干扰的信号整形成较好的矩形脉冲。

第 5 章脉冲信号产生与整形3 ．用于脉冲幅度鉴别

如输入信号为一组幅度不等的脉冲，而要求将幅度大于ＵＴ + 的脉冲信号挑选出来时，则可用施密特触发器对输入脉冲的幅度进行鉴别。

第 5 章脉冲信号产生与整形５５５定时器及其应用

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。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。

一、 555 定时器的电路结构及其工作原理



二、用 555 定时器组成施密特触发器

当输入＜ uI ＜时， uC1 ＝ 1 、 uC ２＝ 1 ，基本 RS 触发器保持原状态不变，输出 uO＝ UO Ｈ。

当输入 uI 　　　　　　　　　　　　　　＜时，电压比较器 C1和 C2的输出 uC1＝ 1， uC2＝0，基本 RS触发器置 1，＝ 1、＝ 0，这时输出uO＝ UOH。

当输入 uI电压比较器 C1和 C2的输出 uC1＝ 0， uC2＝1，输出 uO 由高电平跃到低电平，即 uO ＝ 0 。

≥ 时，


施密特触发器的工作波形图施密特触发器的电压传输特性


用 555 定时器组成多谐振荡器

多谐振荡器工作波形


多谐振荡器波形参数

多谐振荡器的振荡周期Ｔ为： T ＝ t Ｗ１ +t Ｗ２

t Ｗ１＝（ R １ +R ２） Cln　2 ≈0.7 （ R １ +R２） C

多谐振荡器的振荡周期 T 为 : 　T＝ tＷ１ +t ≈Ｗ２ 0.7（ R１ +2R２） C　

t Ｗ１为电容电压由充到所需的时间

t Ｗ２为电容电压由降到所需的时间。

t Ｗ２＝ R ２ Cln　2≈0.7R ２ C


占空比可调的多谐振荡器

多谐振荡器的振荡周期 T 为 : 　T＝ tＷ１ +t ≈Ｗ２ 0.7（ R１ +2R２） C　

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第 5 章 脉冲信号的产生与整形

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