脈沖波形的產(chǎn)生與整形電路(編輯修改稿)
2025-05-29 05:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 x tCe x tG N D?V CCCe x t外接電阻（下降沿觸發(fā)） 內(nèi)接電阻（上升沿觸發(fā)） 2. 主要參數(shù) （ 1）輸出脈沖寬度 tw 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74121的輸出脈沖寬度。當(dāng)使用外接電阻電阻時(shí)， tw≈；當(dāng)使用內(nèi)部電阻時(shí)tw≈。 （ 2）輸入觸發(fā)脈沖最小周期 Tmin 輸入觸發(fā)脈沖最小周期 Tmin為輸出脈沖寬度和恢復(fù)時(shí)間之和，即 Tmin=tw＋ tre。 （ 3）周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比 q 周期性輸入觸發(fā)脈沖占空比 q定義為 q = tw/T，其中T是輸入觸發(fā)脈沖的重復(fù)周期， tw是單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度。 3. 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的重復(fù)觸發(fā)問(wèn)題 集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有不可重復(fù)觸發(fā)型和可重復(fù)觸發(fā)型兩種。不可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一旦被觸發(fā)進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，再加入觸發(fā)脈沖不會(huì)影響電路的工作過(guò)程，必須在暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束以后，它才能接受下一個(gè)觸發(fā)脈沖而轉(zhuǎn)入下一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，如圖 （ a）所示。而可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)在電路被觸發(fā)而進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)以后，如果再次加入觸發(fā)脈沖，電路將重新被觸發(fā)，使輸出脈沖再繼續(xù)維持一個(gè) tw寬度，如圖 （ b）所示。 圖 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的不同工作波形 （ a）不可重復(fù)觸發(fā)型 （ b）可重復(fù)觸發(fā)型 UIQttUI00tw00Qtttw 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用 1. 定時(shí)與延時(shí) UIUO 1UFUOUIUOUO 1UF下 降 沿 觸 發(fā) 單穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器與 門tw單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用于延時(shí)與定時(shí) 2. 脈沖整形 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器還能夠把不規(guī)則的輸入信號(hào)，整形成幅度和寬度都相同的標(biāo)準(zhǔn)矩形脈沖，如圖所示。圖中 UI是輸入的不規(guī)則信號(hào)， UO是輸出信號(hào)， UO的幅度取決于單穩(wěn)態(tài)電路輸出的高、低電平， UO的寬度 tw取決于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。 UOUItW 多諧振蕩器 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器 多諧振蕩器也稱自激振蕩器，是產(chǎn)生矩形脈沖波的典型電路，常用來(lái)做脈沖信號(hào)源。多諧振蕩器沒(méi)有輸入端，接通電源便自激振蕩。多諧振蕩器起振之后，電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它們交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號(hào)，因此又稱它為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。 1. 對(duì)稱式多諧振蕩器 RF 1RF 2UI 1G1G2C1C2UO 1UI 2UO 2由于電路沒(méi)有穩(wěn)定狀態(tài)，所以在靜態(tài)時(shí)它的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，必須使反相器 G G2工作在電壓傳輸特性曲線的轉(zhuǎn)折區(qū)，以保證電壓放大倍數(shù)大于 1，此時(shí)只要 G1或 G2的輸入端有極小的擾動(dòng)，就會(huì)被正反饋回路放大而引起振蕩。只要電阻 RF1和 RF2的取值選擇合適，就可以使 G G2在靜態(tài)時(shí)工作在電壓傳輸特性曲線的轉(zhuǎn)折區(qū)。 假設(shè)某一時(shí)刻，電路由于某種原因使 UI1有個(gè)極小的正跳變，則通過(guò)正反饋回路使 UO1迅速跳變?yōu)榈碗娖?，UO2迅速跳變?yōu)楦唠娖?，即電路進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)：UO1=0、 UO2=1。接下來(lái)，電容 C1開始充電、 C2 開始放電。 RF 1RF 2UI 1G1G2C1C2UO 1UI 2UO 2RF 1UI 1UO L 1UO H 2C2VC CRF 2R1UO L 1UO H 2C1G1電容 C1充電等效電路 電容 C2放電等效電路 從圖中可以看出，電容 C1同時(shí)經(jīng)過(guò) R1和 RF2兩條支路充電，電容 C2經(jīng)過(guò) RF1放電，所以電容 C1充電速度較快， UI2首先上升到G2的閾值電壓，即 UI2變?yōu)楦唠娖剑?jīng)過(guò)正反饋回路作用，使UO2迅速跳變?yōu)榈碗娖剑?UO1迅速跳變?yōu)楦唠娖剑措娐愤M(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)： UO1= UO2=0。此時(shí)，電容 C1開始放電、 C2 開始充電。 C2放 電C1充 電UI 1UO 1UI 2UO 2tVT HVI KTT1T2VT HVI KtttC1放 電C2充 電工作電壓波形 RF 1UI 1UO L 1UO H 2C2VC CRF 2R1UO L 1UO H 2C1G11 F 2E11 F 2RRRR + R?F2E 1 O H 2 C C O H 2 B E 11 F 2RV U ( V U U )R + R? ? ? ?I 2 I 2 +1I 2 I 2 WE 1 I KE 1 1E 1 T HU ( ) U ( 0 )lnU ( ) U ( )V VR C l nV VTT?????當(dāng) C1=C2= C、 RF1=RF2=R時(shí)，T=T1+ T2=2 T1 2. 環(huán)形振蕩器 環(huán)形振蕩器是利用閉合回路中的延遲負(fù)反饋?zhàn)饔眯纬烧袷幍?，將奇?shù)個(gè)反相器首位相連就可以形成環(huán)形振蕩器，利用 3個(gè)反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器如圖所示。 G1G2G3UI 1UI 2UI 3UOUI 1UI 2UI 3tp dtp dtp dttt環(huán)形振蕩器的工作電壓波形 G1G2G3UI 1UI 2UI 3UO振蕩周期 T=6tpd 根據(jù)以上分析可知，將任何 大于、等于 3的奇數(shù)個(gè) (n個(gè) ) 反相器首尾相連，都可以產(chǎn) 生自激振蕩，而且振蕩周期 為 T=2ntpd 由于門電路的傳輸延遲時(shí)間極短， TTL電路不超過(guò) 100ns， CMOS電路不超過(guò) 200ns，所以環(huán)形振蕩器的振蕩頻率比較高。如果想獲得稍低一些的振蕩頻率是比較困難的，并且頻率不宜調(diào)節(jié)。為了克服這兩個(gè)缺點(diǎn)，可以在電路上增加延遲環(huán)節(jié)，組成帶 RC延遲電路的環(huán)形振蕩器，如圖所示。 G1G2G3UI 1UI 2UI 3UOR RsC 石英晶體多諧振蕩器 若在石英晶片的兩極加上一個(gè)電場(chǎng)，晶片將會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。若在晶片上施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上會(huì)產(chǎn)生一定的電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。因此，當(dāng)在晶片的兩極加上交變電壓時(shí)，晶片將會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片的機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅都非常微小，只有
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