厉昱辰

脉冲波形的产生与变换

欢迎大家来学习数字电路——脉冲波形的产生与变换。（也是最后一期电子技术了）

在这里我们会讲解多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器和555时基电路，希望通过我们的学习会让你更明白数字电路中的奥秘。

一、常见的脉冲产生电路

1.脉冲的基本概念

（1）脉冲的概念

（2）常见的几种脉冲变形

（3）矩形脉冲信号的参数

2.多谐振荡器

（1）集成门电路组成的多谐振荡器

①电路组成

②振荡周期的估算

（2）石英晶体多谐振荡器

3.单稳态触发器

（1）不可重复触发的集成单稳态触发器

①引脚排列及图形符号

②逻辑功能

（2）可重复触发的集成单稳态触发器

①引脚排列及图形符号

②逻辑功能

4.施密特触发器

（1）施密特触发器的主要参数与工作波形

①主要参数

②工作波形

（2）CMOS集成施密特触发器

（3）TTL集成施密特触发器

二、555时基电路及应用

1.555时基电路

（1）电路组成即引脚功能

①电路组成

②引脚功能

（2）逻辑功能

2.555时基电路的应用

（1）构成多谐振荡器

①电路组成

②工作过程

③输出脉冲周期

（2）构成单稳态触发器

①电路组成

②工作过程

③输出脉冲宽度

（3）构成施密特触发器

①电路组成

②工作过程

一、常见的脉冲产生电路

1.脉冲的基本概念

（1）脉冲的概念

脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性变化的，也可以是非周期性的或单次的。

如图所示电路是一个简单的矩形脉冲波信号发生器，反复接通和断开开关S，在电阻 $R_{2}$ 上得到的输出电压波形，就是一串矩形脉冲波。

波形图如图所示：

脉冲信号有正负之分。如果脉冲跃变后的值比初始值高，则为正脉冲；反之为负脉冲。如图所示：

（2）常见的几种脉冲变形

脉冲信号种类繁多，常见的脉冲波形有矩形波、锯齿波、尖峰波、梯形波、阶梯波等，如图所示。数字电路中用到的脉冲波形通常为矩形波。

（3）矩形脉冲信号的参数

①脉冲幅值 $U_{m}$

脉冲从起始值到最大值之间的变化量，表征脉冲信号强弱的参数。

②脉冲上升时间 $t_{r}$

脉冲从起始值开始突变的一边称脉冲前沿。脉冲前沿从0.1 $U_{m}$ 上升到0.9 $U_{m}$ 所需的时间称上升时间 $t_{r}$ 。 $t_{r}$ 值越小，脉冲前沿越陡直，波形越接近理想的脉冲波形。

③脉冲下降时间 $t_{f}$

脉冲从峰值跃变到起始值的一边称脉冲后沿。脉冲后沿从0.9 $U_{m}$ 下降到0.1 $U_{m}$ 所需的时间称下降时间 $t_{f}$ 。 $t_{f}$ 值越小，脉冲后沿越陡直。

④脉冲宽度 $t_{W}$

在0.5 $U_{m}$ 处从一个脉冲的前沿到后沿之间的时间称脉冲宽度 $t_{W}$ 。 $t_{W}$ 越大，脉冲出现后持续时间越长。

⑤脉冲周期

周期性重复的脉冲，两个相邻脉冲前沿（或后沿）之间的时间间隔称脉冲周期。其倒数为脉冲的频率， $f=\frac{1}{T}$ 。

⑥占空比

脉冲宽度 $t_{W}$ 与脉冲周期之比称占空比。

即 $D=\frac{t_{W}}{T}$ 。

占空比为50%的矩形波即为方波。

2.多谐振荡器

多谐振荡器是一种自激振荡器，它不需要输入信号就可以产生矩形脉冲。多谐振荡器起振之后，电路没有稳定状态，只有两个暂稳态交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此又被称为无稳态电路。其图形符号如图所示：

（1）集成门电路组成的多谐振荡器

①电路组成

如图所示是一个常用的非门电路多谐振荡器，图中两个非门接成RC耦合正反馈电路，使之产生振荡。RC的另一个重要作用是组成定时电路，决定多谐振荡器的振荡频率和脉冲宽度。

②振荡周期的估算

矩形脉冲的周期是由电容充、放电时间决定，可按下式估算：

$T\approx 1.4RC$

在实际应用中，常通过调换电容C的容量来粗调振荡周期，通过改变电阻R的值来细调振荡周期，使电路的振荡频率达到要求。

用RC作为定时元件和非门电路组成的多谐振荡器有多种电路形式。

如图所示：

（2）石英晶体多谐振荡器

在多谐振荡器中接入石英晶体，就可以构成石英晶体多谐振荡器。如图所示：

当信号频率与石英晶体固有的谐振频率 $f_{0}$ 相等时，它的阻抗为0，使该信号容易通过，形成正反馈，产生振荡。而对其他频率，石英晶体呈现高阻抗，正反馈的路径被切断，不能起振。因此，振荡器输出矩形波的频率就等于石英晶体的谐振频率 $f_{0}$ ，与电路其他元件参数无关。

石英晶体的温度系数很小，振荡频率稳定，常用于电子设备的基准时间信号。

3.单稳态触发器

单稳态触发器是指有一个稳态和一个暂稳态的波形变换电路。它的工作特性具有如下显著特点： ①它有一个稳定状态和一个暂稳定状态。若无外界触发脉冲作用，电路将始终保持稳定状态。

②在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态。

③暂稳态维持时间的长短通常都是靠RC 电路的充、放电过程来维持的。与触发脉冲的宽度和幅度无关。

（1）不可重复触发的集成单稳态触发器

不可重复触发型的单稳态触发器一旦被触发进入暂稳态以后，再加入触发脉冲，电路的输出脉冲宽度 $t_{W}$ 不受其影响，仍由电路中的R、C参数确定，必须在暂稳态结束以后，它才能接收下一个触发脉冲而转入暂稳态。不可重复触发的集成单稳态触发器的图形符号和工作波形。如图所示：

①引脚排列及图形符号

TTL集成单稳态触发器74LS121的引脚排列和逻辑符号如图所示：

②逻辑功能

如图所示为集成单稳态触发器74LS121的功能表：

（a）禁止触发状态

当B为高电平， $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 中有一个输入为低电平时，电路为禁止触发状态， $u_{o}$ 端维持0。

当B为低电平时，电路为禁止触发状态， $u_{o}$ 端维持0。

当 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 两个输入全为高电平时，电路为禁止触发状态， $u_{o}$ 端维持0。

（b）单稳态触发

当B为高电平， $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 中有一个或两个产生由1到0的负跳变时， $u_{o}$ 端有正脉冲输出。

当 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 两个输入中有一个或两个为低电平，B产生由0到1的正跳变时， $u_{o}$ 端有正脉冲输出。

（2）可重复触发的集成单稳态触发器

可重复触发的单稳态触发器在电路被触发而进入暂稳态以后，如果再次加入触发脉冲，电路将重新被触发，使输出脉冲再继续维持一个 $t_{W}$ 宽度。它的输出脉冲脉宽度可根据触发脉冲的输入情况的不同而改变。

可重复触发的集成单稳态触发器的图形符号和工作波形如图所示：

①引脚排列及图形符号

74LS123芯片内部含两个独立的可重复触发的单稳态触发器，每一个电路分别具有各自的正触发输入端B、负触发输入端 $\overline{A}$ 、复位输入端 $\overline{R_{D}}$ 、外接电容端 $C_{ext}$ 、外接电阻/电容端 $R_{ext}$ / $C_{ext}$ 、输出端和 $\overline{Q}$ ，如图所示：

②逻辑功能

如图所示为可重复触发的集成单稳态触发器74LS123的功能表：

（a）复位清零

当 $R_{D}$ =0时，不论其他输入端为何种状态，输出端立即为0。故 $\overline{R_{D}}$ 的清零功能具有最高优先级。使用其他输入引脚功能时， $\overline{R_{D}}$ 必须置1。

（b）单稳态触发

当 $\overline{R_{D}}$ =1、 $\overline{A}$ =0，B由0到1正跳变时，Q端有正脉冲输出。

当 $\overline{R_{D}}$ =1、B=1， $\overline{A}$ 由1到0负跳变时，Q端有正脉冲输出。

当 $\overline{A}$ =0、B=1， $\overline{R_{D}}$ 由0到1正跳变时，Q端有正脉冲输出。

（c）禁止触发

在 $\overline{A}$ =1或B=0时，电路处于禁止触发状态（即稳定状态），Q维持0。

4.施密特触发器

施密特触发器是一种靠输入触发信号维持的双稳态触发器。其特点是：

电路具有两个稳态，

当输入信号电压升高至上限触发电压 $U_{T+}$ 时，电路翻转到第二稳态；

当输入触发信号降低至下限触发电压 $U_{T-}$ 时，电路就由第二稳态返回到第一稳态。

（1）施密特触发器的主要参数与工作波形

施密特触发器有同相输出和反相输出两种类型。其图形符号及电压传输特性如图所示：

①主要参数

上限触发电压(正向阈值电压) $U_{T+}$

$u_{I}$ 上升过程中，输出电压 $u_{O}$ 产生跳变所对应的输入电压值。

下限触发电压（负向阈值电压） $U_{T-}$

$u_{I}$ 下降过程中，输出电压 $u_{O}$ 产生跳变所对应的输入电压值。

回差电压 $\Delta U_{T}=U_{T+}-U_{T-}$

回差电压越大，施密特触发器的抗干扰性越强。（滞回特性）

②工作波形

如图所示，当输入三角波时，根据施密特触发器的电压传输特性，可得到对应施密特触发器的输出波形。

（2）CMOS集成施密特触发器

CC4093为四2输入施密特与非门，引脚与74LS00兼容。

CC40106为六施密特反相器，引脚与74LS04兼容。它与普通反相器的逻辑功能一样，差异在于施密特反相器存在上、下限触发电压。不同型号的集成施密特触发器的 $U_{T+}$ 和 $U_{T-}$ 具体数值可从集成电路手册中查到。如图所示静态参数如表所示：

（3）TTL集成施密特触发器

74LS24、74LS32、74LS132为四2输入施密特与非门，引脚与74LS00兼容。

74LS13、74LS18为二4输入施密特与非门，引脚与74LS20兼容。

74LS14、74LS19为六施密特反相器，引脚与74LS04兼容。其主要参数的典型值如表所示：

二、555时基电路及应用

1.555时基电路

（1）电路组成即引脚功能

①电路组成

一般由分压器、比较器、触发器和开关及输出等四部分组成。如图所示：

②引脚功能

如图所示为555时基电路的外部引脚及功能：

（2）逻辑功能

功能表如下表所示：

2.555时基电路的应用

（1）构成多谐振荡器

①电路组成

如图所示是555时基电路组成的一个典型多谐振荡器。

②工作过程

设电路中电容两端的初始电压为0， $u_{C}=u_{TH}=u_{\overline{T}}< \frac{1}{3}V_{CC}$ 时，输出端为高电平，放电端断开。电源 $V_{CC}$ 对电容C充电，充电回路 $V_{CC}\rightarrow R_{1}\rightarrow R_{2}\rightarrow C\rightarrow$ 地，输出为高电平。

随着电容充电，电路状态翻转，输出为低电平，放电端导通，电容通过开关管VT放电，放电回路路 $C\rightarrow R_{2}\rightarrow VT\rightarrow$ 地。当 $u_{C}=\frac{1}{3}V_{CC}$ 时，电路状态翻转，输出为高电平，放电端断开，电容C又开始充电，重复上述过程形成振荡，输出电压为连续的矩形波。

③输出脉冲周期

电容充电形成的第一暂稳态时间： $t_{w1}=0.7\left ( R_{1}+R_{2} \right )C$

电容放电形成的第二暂稳态时间： $t_{w2}=0.7R_{2}C$

所以，电路输出脉冲周期： $T=t_{w1}+t_{w2}=0.7\left ( R_{1}+2R_{2} \right )C$

（2）构成单稳态触发器

①电路组成

如图所示是555时基电路组成的一个单稳态触发器。

②工作过程

接通电源， $V_{CC}$ 通过R、C对电容C充电，使 $u_{c}=\frac{2}{3}V_{CC}$ ，定时器输出为低电平，电路处于稳定状态。这时，开关管VT导通，电容C被旁路，电路仍处于原稳定状态，输出为低电平。

当 $u_{I}$ 的负触发脉冲到来时，电路状态翻转，进入暂稳态，输出为高电平。这时，开关管VT截止，电源通过电阻R向电容C充电。当 $u_{c}> \frac{2}{3}V_{CC}$ 时，电路状态翻转，输出为低电平， $u_{o}$ =0时，电路由暂稳态变为稳态，此时，开关管VT导通，电容C被旁路电路仍处于原稳定状态，输出为低电平。

③输出脉冲宽度

电容C充电形成的暂态时间为： $t_{w}=1.1RC$

（3）构成施密特触发器

①电路组成

②工作过程

当输入信号 $u_{I}< \frac{1}{3}V_{CC}$ 时，输出端为高电平。随着 $u_{I}$ 的增加，当 $u_{I}> \frac{2}{3}V_{CC}$ 时，电路翻转，输出端为低电平。 $u_{I}$ 继续增加，电路保持原状态。随着 $u_{I}$ 的减少，当 $u_{I}< \frac{1}{3}V_{CC}$ 时，电路状态又翻转，输出高电平。

电子技术基础与技能的模拟电子和数字电子部分就先告一段落了，我们下期再见

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北京连日大雪，在指导着学生体会语文中的雪的同时，我也一直想着自己写一篇什么。雪景？似乎我也没有那么生花的妙笔，那么独特的想象，既然写不出新意，又何必献丑？但是不写一篇又觉得心有不甘。那天在风雪中骑着自行车奋力前行，突然回忆起二十多年前的一个雪中周末，爸爸骑着车带我去少年宫学电子琴的情景。于是联想到教育中，家庭的影响力。这个话题是我父亲一直想写的，老头儿在工作中也是动笔的好手，退了休每天心心念念着外
办理流量卡的流程是什么，去办流量卡需要什么条件？小小编007
在现代社会中，随着移动互联网的快速发展，流量已成为我们生活中不可或缺的一部分。无论是上网冲浪、观看视频、使用社交应用还是进行在线支付等，都需要用到流量。为了满足用户不断增长的流量需求，各大电信运营商都推出了各种类型的流量卡。那么，办理流量卡的流程是什么呢？去办流量卡又需要满足哪些条件呢？下面，我们就来详细了解一下。正规流量卡，移动、联通、电信几十种套餐任选↓↓↓扫一扫下方二维码免费办理↓↓↓一、办
矩阵求逆（JAVA）初等行变换 qiuwanchi 矩阵求逆（JAVA）
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JDK timer antlove java jdk schedule code timer
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JVM调优总结 -Xms -Xmx -Xmn -Xss coder_xpf jvm 应用服务器
堆大小设置JVM 中最大堆大小有三方面限制：相关操作系统的数据模型（32-bt还是64-bit）限制；系统的可用虚拟内存限制；系统的可用物理内存限制。32位系统下，一般限制在1.5G~2G；64为操作系统对内存无限制。我在Windows Server 2003 系统，3.5G物理内存，JDK5.0下测试，最大可设置为1478m。典型设置： java -Xmx
JDBC连接数据库 Array_06 jdbc
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Unsupported major.minor version 51.0（jdk版本错误） oloz java
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用多个线程处理1个List集合 362217990 多线程 thread list 集合
昨天发了一个提问，启动5个线程将一个List中的内容，然后将5个线程的内容拼接起来，由于时间比较急迫，自己就写了一个Demo，希望对菜鸟有参考意义。。 import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.concurrent.CountDownLatch; public c
JSP简单访问数据库香水浓 sql mysql jsp
学习使用javaBean，代码很烂，仅为留个脚印 public class DBHelper { private String driverName; private String url; private String user; private String password; private Connection connection; privat
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Android 5.0 - ProgressBar 进度条无法展示到按钮的前面 aijuans android
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Linux du命令和df命令区别 BigBird2012 linux
1，两者区别 du，disk usage,是通过搜索文件来计算每个文件的大小然后累加，du能看到的文件只是一些当前存在的，没有被删除的。他计算的大小就是当前他认为存在的所有文件大小的累加和。
AngularJS中的$apply，用还是不用？ bijian1013 JavaScript AngularJS $apply
在AngularJS开发中，何时应该调用$scope.$apply()，何时不应该调用。下面我们透彻地解释这个问题。但是首先，让我们把$apply转换成一种简化的形式。 scope.$apply就像一个懒惰的工人。它需要按照命
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ClientCnxn是Zookeeper客户端和Zookeeper服务器端进行通信和事件通知处理的主要类，它内部包含两个类，1. SendThread 2. EventThread， SendThread负责客户端和服务器端的数据通信，也包括事件信息的传输，EventThread主要在客户端回调注册的Watchers进行通知处理 ClientCnxn构造方法 &
【Java命令一】jmap bit1129 Java命令
jmap命令的用法： [hadoop@hadoop sbin]$ jmap Usage: jmap [option] <pid> (to connect to running process) jmap [option] <executable <core> (to connect to a
Apache 服务器安全防护及实战 ronin47
此文转自IBM. Apache 服务简介 Web 服务器也称为 WWW 服务器或 HTTP 服务器 (HTTP Server)，它是 Internet 上最常见也是使用最频繁的服务器之一，Web 服务器能够为用户提供网页浏览、论坛访问等等服务。由于用户在通过 Web 浏览器访问信息资源的过程中，无须再关心一些技术性的细节，而且界面非常友好，因而 Web 在 Internet 上一推出就得到
unity 3d实例化位置出现布置？ brotherlamp unity教程 unity unity资料 unity视频 unity自学
问：unity 3d实例化位置出现布置？答：实例化的同时就可以指定被实例化的物体的位置,即 position Instantiate (original : Object, position : Vector3, rotation : Quaternion) : Object 这样你不需要再用Transform.Position了, 如果你省略了第二个参数(
《重构，改善现有代码的设计》第八章 Duplicate Observed Data bylijinnan java 重构
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struts2默认是读取classes目录下的配置文件，要更改配置文件目录，比如放在WEB-INF下，路径应该写成../struts.xml(非/WEB-INF/struts.xml) web.xml文件修改如下： <filter> <filter-name>struts2</filter-name> <filter-class&g
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mysql导出数据不输出标题行 daizj mysql 数据导出去掉第一行去掉标题
当想使用数据库中的某些数据，想将其导入到文件中，而想去掉第一行的标题是可以加上-N参数如通过下面命令导出数据： mysql -uuserName -ppasswd -hhost -Pport -Ddatabase -e " select * from tableName" > exportResult.txt 结果为： studentid
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先下载PHPEXCEL类文件，放在class目录下面，然后新建一个index.php文件，内容如下 <?php error_reporting(E_ALL); ini_set('display_errors', TRUE); ini_set('display_startup_errors', TRUE); if (PHP_SAPI == 'cli') die('
爱情格言 dcj3sjt126com 格言
1) I love you not because of who you are, but because of who I am when I am with you. 　　我爱你，不是因为你是一个怎样的人，而是因为我喜欢与你在一起时的感觉。 　　2) No man or woman is worth your tears, and the one who is, won‘t
转 Activity 详解——Activity文档翻译 e200702084 android UI sqlite 配置管理网络应用
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win7安装MongoDB服务 geeksun mongodb
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Javascript魔法方法:__defineGetter__,__defineSetter__ hongtoushizi js
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数据源架构模式之行数据入口 home198979 PHP 架构行数据入口
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Linux各个目录的作用及内容 pda158 linux 脚本
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将数据库字段转换成设计文档所需的字段 vipbooks 设计模式工作正则表达式
哈哈，出差这么久终于回来了，回家的感觉真好！ PowerDesigner的物理数据库一出来，设计文档中要改的字段就多得不计其数，如果要把PowerDesigner中的字段一个个Copy到设计文档中，那将会是一件非常痛苦的事情。

脉冲波形的产生与变换

一、常见的脉冲产生电路

1.脉冲的基本概念

（1）脉冲的概念

（2）常见的几种脉冲变形

（3）矩形脉冲信号的参数

2.多谐振荡器

（1）集成门电路组成的多谐振荡器

①电路组成

②振荡周期的估算

（2）石英晶体多谐振荡器

3.单稳态触发器

（1）不可重复触发的集成单稳态触发器

①引脚排列及图形符号

②逻辑功能

（2）可重复触发的集成单稳态触发器

①引脚排列及图形符号

②逻辑功能

4.施密特触发器

（1）施密特触发器的主要参数与工作波形

①主要参数

②工作波形

（2）CMOS集成施密特触发器

（3）TTL集成施密特触发器

二、555时基电路及应用

1.555时基电路

（1）电路组成即引脚功能

①电路组成

②引脚功能

（2）逻辑功能

2.555时基电路的应用

（1）构成多谐振荡器

①电路组成

②工作过程

③输出脉冲周期

（2）构成单稳态触发器

①电路组成

②工作过程

③输出脉冲宽度

（3）构成施密特触发器

①电路组成

②工作过程

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