【正文】 第四章 脈沖與數(shù)字邏輯電路 167。 脈沖電路 167。 三極管反相器 167。 脈沖的整形與鑒別 167。 基本邏輯電路 167。 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 167。 脈沖的計(jì)數(shù)和顯示 167。 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 一、數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào) 電子電路中的信號(hào) 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào) 時(shí)間和幅度都是離散的 模擬信號(hào)： t u 正弦波信號(hào) t 鋸齒波信號(hào) u 研究模擬信號(hào)時(shí)，我們注重電路輸入、輸出信號(hào)間的大小、相位關(guān)系。相應(yīng)的電子電路就是模擬電路，包括交直流放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生器等。 在模擬電路中，晶體管一般工作在放大狀態(tài)。 數(shù)字信號(hào)： 數(shù)字信號(hào) 產(chǎn)品數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。 數(shù)字表盤(pán)的讀數(shù)。 數(shù)字電路信號(hào)： t u 研究數(shù)字電路時(shí)注重電路輸出、輸入間的邏輯關(guān)系，因此不能采用模擬電路的分析方法。主要的分析工具是邏輯代數(shù)，電路的功能用真值表、邏輯表達(dá)式或波形圖表示。 在數(shù)字電路中，三極管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，即工作在飽和狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)。 在近代電子設(shè)備中，按照信號(hào)形式的不同 ,通常我們將電路分為兩大類：模擬電路與數(shù)字電路。模擬電路處理的是模擬信號(hào)；數(shù)字電路處理的是數(shù)字信號(hào)。 數(shù)字電路區(qū)別于模擬電路的主要特點(diǎn)之 一是：它的工作信號(hào)是離散的脈沖信號(hào)。最常用的脈沖信號(hào)是方波 ( 矩形波 )。如何產(chǎn)生方波以及對(duì)不理想的方波如何整形，是本章討論的重點(diǎn)。 t 0 u t 0 u 二、脈沖電路 所謂 脈沖電壓或電流 是指在極短暫時(shí)間間隔內(nèi)作用于電路的電壓或電流。 t 0 u t 0 u 尖脈沖 方波 矩形脈沖 梯形脈沖 脈沖上升時(shí)間：脈沖前沿從 上升到 脈沖下降時(shí)間：脈沖前沿從 x下降到 所需要的時(shí)間 三、脈沖的主要參數(shù) Um 0 tw tr tf tp 脈沖幅度：脈沖電壓或電流由 0跳變至最大值 前沿 平頂 后沿 T 脈沖寬度：從脈沖前沿上升到始，到脈沖后沿下降到所持續(xù)的時(shí)間。也稱有效脈寬。 脈沖周期：周期性重復(fù)的脈沖序列中，兩個(gè)相鄰脈沖間的時(shí)間間隔。 脈沖頻率 ：脈沖周期 T的倒數(shù)， f = 1/ T，表示單位時(shí)間內(nèi)脈沖重復(fù)的次數(shù)。 占空系數(shù) tw / T ：周期性脈沖 寬度與 脈沖周期的比值。 四、 RC分壓電路 ⒈ 預(yù)備知識(shí) C R R E S RC的充電過(guò)程 i E Uc 0 t E/R i 0 t RC的放電過(guò)程 i 電容兩端的電壓 UC和放電電流 i都從它們各自的最大值（ E和 E/R）按指數(shù)規(guī)律衰減，最后到零 。 τ 四、 RC分壓電路 ui uo R1 R2 Co mURRR212? Um ui 0 t uo 0 t Um mURRR212?ui uo R1 R2 Co Cj 波形的改善 uo 0 t Cj合適 uo 0 t Cj過(guò)小 uo 0 t Cj過(guò)大 iojjO UCCCU??io URRRU21239。??Cj選擇合適時(shí)，輸出波形的起始值 UO等于終止值 ， 或 212 RR RCC Cojj??? 12RRCCOj ?39。oU 兩段電路的時(shí)間常數(shù)相同 oj CRCR 21 ? 五、脈沖的微分 ui uo R C ui 0 t Um tw uo 0 t Um Um Uo只是反映輸入電壓 Ui的突變部分，對(duì)于輸入電壓的恒定部分，輸出為零。 六、計(jì)數(shù)率計(jì)電路 ——泵電路 D1 D2 ui uo R C1 C 當(dāng)輸入 Ui由零上跳變到 Um時(shí) 導(dǎo)通 充電， )(1 om UUCq ??每秒充電電量為 nq 當(dāng)輸入 由 Um下跳變到零時(shí)截止 通過(guò) D2放電 通過(guò) R放電 RUUUnC Oom /)(1 ??達(dá)到平衡時(shí) mo Un R Cn R CU111 ??當(dāng) nRC11時(shí) mo Un R CU 1? 輸出電壓和每秒輸入的脈沖數(shù)成正比 改進(jìn)電路 D2 ui uo R C1 C +E mo Un R CU 1?當(dāng)輸入 Ui由零上跳變到 Um時(shí)，三極管導(dǎo)通，電容 C1充電 每個(gè)脈沖轉(zhuǎn)移的電量為 C1Um 假設(shè)每秒輸入的脈沖數(shù)為 n，那么電容 C每秒的充電電量為 nC1Um 六、 削波、限幅與鉗位 ⒈ 削波電路：將不需要的負(fù)脈沖削去 D ui uo R D uo ui R ui 0 t uo 0 t t ui uo t ⒉ 限幅電路：實(shí)現(xiàn)將幅度過(guò)大的脈沖削成平頂?shù)牟ㄐ?，將頂部不平穩(wěn)的脈沖削成平頂?shù)牟ㄐ巍? ui uo R ui uo R E D1 D2 ui uo R D1 D2 + + － － V1 V2 雙向限幅電路 請(qǐng)自行分析 t ui uo t ui uo R C ui 0 t Um tw uo 0 t Um Um ⒉ 鉗位電路 當(dāng)脈沖寬度大于微分電路的時(shí)間常數(shù)時(shí) ui uo R C ⒉ 鉗位電路 ui 0 t Um 當(dāng)脈沖寬度遠(yuǎn)小于微分電路的時(shí)間常數(shù)時(shí)，輸出波形有一平頂下降Δ，在負(fù)跳變處，輸出波形將有與平頂下降同樣大的反沖。 uo 0 t Um Δ Δ Um ui uo R C ui 0 t uo 0 t ⒉ 鉗位電路 tw T Δ Δ Um － Um ui uo R C 將輸出信號(hào)的零電平固定在一定的電平線上。 D ui 0 t uo 0 t 零電平底部鉗位器 ⒉ 鉗位電路 IC(mA ) 1 2 3 4 UCE(V) 3 6 9 12 IB=0 20?A 40?A 60?A 80?A 100?A 當(dāng) IbIbs， 三極管進(jìn)入飽和區(qū) , UCE ? 放大區(qū) 當(dāng) Ib≤ 0時(shí)，晶體管工作在 截止區(qū) 一、三極管的開(kāi)關(guān)特性 ui uo K R Ucc Ics 開(kāi)啟時(shí)間： 三極管由截止轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通所需的時(shí)間。 在開(kāi)關(guān)電路中，三極管工作點(diǎn)的移動(dòng)范圍很大，在輸入信號(hào) ui的控制下，工作點(diǎn) Q能從截止區(qū)，經(jīng)過(guò)放大區(qū)，到達(dá)飽和區(qū)，或反之。它是一種大信號(hào)運(yùn)用狀態(tài)。 關(guān)閉時(shí)間： 三極管由飽和導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂顾璧臅r(shí)間。 通常，關(guān)閉時(shí)間比開(kāi)啟時(shí)間要長(zhǎng)得多。 ui t uo t +Ec 二、反相器 Rc R1 ui uo +Ec uo R1 R2 ui － Eb Rc C 滿足三極管可靠截止的條件是： Ube 0 滿足三極管可靠飽和的條件是： Ib Ibs，其中 Ibs＝ Ec /βRc 正脈沖延時(shí)電路 uo R1 RB ui +Ec Rc C ui t uo t T CRRE UECRRT BcmcB )()l n ()( 11 ?????+VCC F 167。 脈沖的整形與鑒別 S 將各種形狀和幅度的脈沖轉(zhuǎn)換為幅度一致的矩形脈沖 —— 脈沖的整形 在整形過(guò)程中，把幅度較小的脈沖消除 —— 脈沖的鑒別 ui 0 t 0 t uo 輸出波形 一、二極管幅度鑒別電路 ui uo R C D1 D2 R RW E 通過(guò)調(diào)節(jié) RW可鉗制在任意的負(fù)電平上 ui 0 t u1 0 t uo 0 t 削波電路 鉗位電路 u1 二、施密特觸發(fā)器 ui uo R1 Re +Ec Rc1 Rc2 R2 T1 T2 ui 0 t uo 0 t 三極管特性 Ic1 Uc1下降 Ube2下降 Ie2減小 Ics2不變， T2仍處于飽和狀態(tài) Uc1下降到一定程度，使T2脫離飽和 ui進(jìn)一步上升 c2開(kāi)始下降 Ui=0 T1截止 T2飽和 Ue↓ Ube1↑ 1飽和截止UT+ UT 穩(wěn)態(tài) 1 穩(wěn)態(tài) 2 上限閾值電平 下限閾值電平 ?? ??? TTT UUUuo 0 ui UT UT+ 電壓傳輸特性 T1截止 T2飽和 T1飽和 T2截止 集成運(yùn)放組成的施密特觸發(fā)器 實(shí)際上是一個(gè)具有正反饋的 電壓比較器 Us uo ui + ?Us R1 R2 uf 221 RUURRUU sfso ????osssofURRRURRRUUURRRU212211212)(????????uo ui + ?Us R1 R2 uf 假設(shè)在起始狀態(tài) ui uf , uo = +UOH 隨著 ui的增加，當(dāng)其增加到 U1時(shí)，放大器進(jìn)入線性放大區(qū)，由于電路的開(kāi)環(huán)增益大于 1，電路將迅速轉(zhuǎn)入另一個(gè)狀態(tài)， uo = UOH OHsf URRRURRRUU2122111 ?????由于 UO的降低， Uf也迅速降低到 OHs UR