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第14章 脉冲的产生和整形电路 教学重点： 1．掌握锯齿波电压发生器的工作原理和锯齿波电压参数。 2．掌握单稳态电路的工作原理及应用。 3．掌握多谐振荡电路的工作原理及应用。 4．掌握施密特电路的工作原理及应用。 教学难点： 1．环形多谐振荡器的工作原理。 2．单稳态触发器的工作原理 。 3．施密特触发器的滞回特性。 学时分配： 序号 内 容 学 时 1 14.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器 3 2 14.2 单稳态触发器 3 3 14.3 施密特触发器 2 4 本章小结与习题 2 5 本章总学时 10 14.1 锯齿波电压发生器和多谐振荡器 14.1.1 锯齿波电压发生器 锯齿波电压在示波器、雷达、自动控制和测量仪器等设备中广泛应用。 一、锯齿波电压的参数 锯齿波电压的波形参见图14.1.1。 1．扫描期T1：要求在T1时间内电压随时间线性变化。 2．回扫期TB：电压在此期间迅速回到起始值，要求越小越好。 3．休止期TN：是扫描结束到下次扫描开始的间隔时间。 4．恢复期T2：T2??(TB(TN 5．重复周期T：T?(T1(T2 6．频率f：f?(?1/T 7．扫描幅度Vm：扫描期内电压的幅值。 图14.1.2 产生锯齿波电压原理图 图14.1.3用晶体管作开关的锯齿波电压发生器 二、锯齿波电压发生器基本原理 1．工作原理：利用电容器的缓慢充电和快速放电的过程，在电容器两端得到锯齿波电压。 2．工作过程：初始时开关S闭合，vC ?(?0。若将S断开，C开始充电，(?(?RC，VC按指数规律上升，经短暂时间T1(T1????()后再将S闭合，C快速放电。不断重复上述过程，就可以得到锯齿波。 3．简单的锯齿波电压发生器：如图14.1.3所示。用晶体管V代替开关S，在V的基极输入连续的矩形波，让V交替地工作在截止与饱和状态，就可以获得锯齿波电压。 三、自举补偿锯齿波电路 1．电路如图14.1.4所示。 (VG为电源；V2是射极跟随器；V1起开关作用；C1为自举电容器；V3是隔离二极管。 2．要求：自举电容C1电容量足够大。 3．工作原理：V1截止时，电容C充电，V2输出锯齿波正程电压；V1饱和导通时，C迅速放电，V2输出锯齿波逆程电压。同时+VG通过V3、C1、Re对C1再充电，补足被放掉的电荷。 14.1.2 多谐振荡器 在数字电路系统中，经常要处理脉冲的产生、延时、整形等问题，多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器可以实现这些功能。 多谐振荡器：能自动反复输出矩形脉冲的自激振荡电路，是无稳态电路。 无稳态电路：不需要外加触发信号，电路的输出状态会在高、低电平两种状态间反复不停的翻转，没有稳定的状态。 一、用非门组成的多谐振荡器 1．结构特点：输出端与输入端接有反馈线，电路成环形。 2．工作原理 动画 环形多谐振荡器 3．起振条件：(R???R1)?≤?0.85?k(；R?(?0.8?k(。 4．实现电路措施： 用一块T081型四非门或一SN74S04型六非门集成电路实现； 用一块SN7400型四2输入与非门或CC4011型四2输入与非门，把每个与非门的输入端并接后改为非门来实现。 二、环形多谐振荡器的改进电路 1．改进电路：原电路中的R用电位器来代替。如图14.1.6所示。 2．参数选择：电位器R为1?k(，C为15?pF； 3．改进目的：构成频率可调的多谐振荡器； 4．频率可调范围：1.4 ??8?MHz 5．带石英晶体的环形振荡器，如图14.1.7所示。 特点：提高频率的稳定性；电路输出的工作频率决定于石英晶体的串联谐振频率f。 14.2 单稳态触发器 单稳态触发器：有一个稳定状态和一个暂稳态的触发器。 主要应用：延时、整形等方面。 14.2.1 用与非门组成的单稳态触发器 1．电路组成 单稳态触发器由两个与非门和一个积分电路组成，如图14.2.1所示。 2．工作原理 电路处于稳态???外加触发信号，电路翻转为暂稳态???自动返回到稳态。 (1) 电路的稳态 无论vI是高电平还是低电平，G2处于关闭状态，输出vO为高电平，这是电路的稳态； (2) 外加触发信号，电路翻转为暂稳态 设稳态时vI为低电平。当vI电平由低变高时，由于vC不能突变仍保持高电平，则使vo电平从高变低；随电容C的放电过程进行，vC将下降，维持G2开通的条件将被破坏，因此G2开通的状态是暂时的，是暂稳态； (3) 自动返回到稳态 当vC下降到关门电平时，G2由开通返回到关闭状态，vO由低电平返回到高电平。 3．正常工作条件：输入正脉冲vI的宽度tpI一定要大于单稳态的输出脉冲宽度tp。 4．弱点：正常工作依赖输入脉冲宽度。 5．改进措施：采用负窄脉冲触发的积分型单稳电