第十一章 脉冲波形的产生与变换（PPT）-2021-2022学年高一《电子基础技术与技能》同步教学

第十一章 脉冲波形的产生与变换 脉冲的基础知识 1 单稳态触发器的电路工作原理及应用举例 2 多谐振荡器的电路工作原理及应用举例 3 施密特触发器的电路工作原理及应用举例 4 时基电路（555定时器）的组成及工作原理 5 点击此处结束放映 任务一 脉冲的基础知识 活动一 脉冲的概念 活动二 几种常见的脉冲波形 活动三 矩形脉冲波形的参数 点击此处结束放映 活动一 脉冲的概念 图11-1是一个简单的脉冲信号发生器。反复接通和关断开关S，在电阻R2上得到输出电压Uo，就如图11-1（b）所示的波形变化，这就是一串脉冲波。 点击此处结束放映 活动二 几种常见的脉冲波形 脉冲信号种类繁多，常见的脉冲波形如图11-2所示，有矩形波、锯齿波、钟形波、尖峰波、阶梯波等。 点击此处结束放映 活动三 矩形脉冲波形的参数 在脉冲技术中，最常应用的矩形脉冲波如图11-3所示。 点击此处结束放映 以下仅以矩形脉冲为例，介绍主要的波形参数。 （1） 脉冲幅度Um：脉冲电压的最大变化幅度。 （2） 脉冲上升时间tr：脉冲上升沿从0.1 Um上升到0.9Um所需要的时间。 （3） 脉冲下降时间tf：脉冲下降沿从0.9 Um下降到0.1Um所需要的时间。 （4） 脉冲宽度tw：脉冲前、后沿0.5 Um处的时间间隔，说明脉冲出现后持续时间的长短。 （5） 脉冲周期T：指周期性脉冲中，相邻的两个脉冲波形对应点之间的时间间隔。它的倒数就是脉冲重复率f，即有f=1/T。 点击此处结束放映 任务二 单稳态触发器的电路工作 原理及应用举例 活动一 RC波形变换电路 活动二 微分型单稳态触发器 点击此处结束放映 活动一 RC波形变换电路 电阻R和电容C构成的简单电路叫做RC电路，如图11-4所示。 点击此处结束放映 一、RC电路的过渡过程 1. RC电路的充电过程 图11-5 是电容器充放电电路，其中电容器上的电压UC，流过的电流iC如图中所示。 点击此处结束放映 通过研究可知，充电时电容器两端的电压，电流的变化规律是指数规律。它们的波形如图11-6（a）(b)所示的指数曲线。 点击此处结束放映 2. RC电路的放电过程 在电容器充电结束后，若把图11-5中的开关重新合到B点，电容器将通过电阻R放电。放电结束，电容上的电压、电流波形如图11-7所示。 点击此处结束放映 二、RC微分电路 1. 电路组成 RC微分电路组成如图11-8(a)所示。电路应具有如下条件: (1) 输出信号取自RC电路的电阻R的两端，即UO=UR (2) 电路的时间常数τ应远小于输入的矩形波脉冲宽度tw，即 τ≤ tw 通常，当τ≤15 tw时，可以满足上述条件。 点击此处结束放映 2. 工作原理 其工作原理如下： 设输入信号UI为矩形脉冲波，幅度为Um，脉宽为tw。 （1）当t<t1时，uI=0， UO=0。 （2）在t=t1的瞬间，uI由0突变为Um,立即通过C和R。从图11-8(a)可知，UO= UI- UC，由于电容电压UC不能突变，此时UC仍为0，故有UO= UI= Um，即输出电压UO由0变为Um。 点击此处结束放映 （3）在t1~t2期间，输入电压UI保持Um不变，由于电路时间常数τ很小（τtw）,所以，电容C被迅速充电， UC上升很快。而输出电压UO= UI- UC,则迅速下降。在t=t2之前， UC很快达到Um ，而UO也迅速下降为0，形成一个正的尖峰脉冲波。 （4）在t=t2时刻，UI从Um跳变到0，由于电容两端电压不会突变， UC仍为Um 。所以， UO=UI- UC=- Um 。 （5）在t2时刻以后，同样因为电路时间常数τ很小，电容迅速放电， UO很快由- Um上升到0，形成一个负的尖峰脉冲波。 点击此处结束放映 3. 工作特点 RC微分电路的输出脉冲反映了输入脉冲的变化部分，即反映了UI 在t1和t2时刻的跳变，此时输出电压的幅度最大；而在t1～t2期间，输入电压保持不变，输出电压基本为0。概括地说，微分电路能对输入脉冲起到“突出变化量、压低恒定量”的作用。 点击此处结束放映 三、RC积分电路 1. 电路组成 RC积分电路如图11-9（a）所示。它应具备如下条件： （1） UO=UC （2） τ≥tw 通常，当τ≥3tw时，即可认为满足上述条件。 点击此处结束放映 2. 工作原理 图11-9（b）为RC积分电路的工作波形图。其工作原理如下： （1） t=t1时刻，UI由0跳变到Um，由于电容两端电压不能突变，故UC=0，输出UO=UC=0。 点击此处结束放映 （2） 在t1～t2期间，输入电压UI= Um保持不变