11.1 常见脉冲产生电路及应用（课件）- 高一《电子技术基础与技能》同步教学（高教版·第3版）

11.1常见脉冲产生电路及应用 脉冲信号的获得方法：一种是由电路直接产生；另一种是对已有的信号进 行变换。 脉冲波形产生与变换电路一般以多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触 发器或555时基电路为基础。 11.1.1多谐振荡器 多谐振荡器的概念：能产生矩形脉冲的自激振荡电路叫做多谐振荡器。 多谐振荡器的特点： (1)不需要外加触发信号，能自动地产生矩形脉冲。 (2)没有稳定状态，只有二个暂稳态，即不断地在高电平和低电平之间 来回转换，这就是“振荡”。 1.由门电路构成多谐振荡器 (1)电路图和原理分析 Vol (a)电路原理图 (b)波形图 门电路构成的多谐振荡器 原理分析： ①暂稳态1：设接通电源瞬间v=0,则v1=1,v。=0 ②暂稳态2：因v=1,v。=0,则v。:的高电平通过电阻R向C充电，v逐渐上升，V:也上升， 当v:上升到非门u的阈值电压V,时，非门U翻转，vo1为低电平，v。为高电平，即v。=1。 ③返回暂稳态1：因v1输出低电平，电容C放电，V,电压逐渐下降，v也下降，当v下降到非 门U的阈值电压V,时，U再次翻转，v:为高电平，v。为低电平，即v。=0,返回暂稳态1。 ④不断循环：通过电容的不断充电和放电，门电路不断在二个状态之间转换，从而使 V。输出矩形波。 (2) 振荡周期计算公式：T≈2.2RC (3)电阻Rs的作用 ①避免电容C上的瞬间电压损坏非门U1A: ②提高振荡频率的稳定性，一般要求Rs远大于R,通常取Rs=(5一10)R. 2.可控型多谐振荡器 下EFF (a)EN=1振荡 (b)EN=O振荡 工作过程： 可控型多谐振荡器 图(a)电路由与非门组成，当 图(b)电路由或非门组成，当 控制端EN=1时，振荡电路工作， 控制端EN=O时，振荡电路工作， 输出矩形脉冲；当EN=O时停振。 输出矩形脉冲；当EN=1时停振。 3.振荡频率可调的多谐振荡器 用电位器Rp代替电阻R,即 可调节振荡频率。 *4.占空比可调的多谐振荡器 利用二极管的单向导电性，电 容C放电通过电位器1、2端的电 阻Rp1进行，而充电时通过2、3端 的电阻R2进行。这样，调节电位 器Rp,即可调节占空比q。 *5.门电路构成对称式多谐振荡器 适当选取R、R2的阻值，可使门 电路工作于线性放大状态，C1、C2 起正反馈耦合作用。该电路的振荡 输出波形为方波，周期T≈1.4R1C1。 *6.环形振荡器 加大延迟时间的环形振荡器 环形振荡器由奇数个非门电路和RC电路首尾连接构成。门电路和RC网络 形成正反馈和延时网络，Rs是为防止U1c门的输入电流过大而接的保护电阻。 该电路为非对称振荡器，输出波形为矩形波。 7.石英晶体多谐振荡器 (a)由单级反相器组成 (b)由二级反相器组成 图()由一级反相器组成，在单片机和微机时钟电路中使用较多。图中， 反相器工作于线性放大区；RF为直流负反馈电阻，一般R=取1~10M。 图(b)是由二级反相器构成的石英晶体振荡器，晶振的作用是选频。 石英晶体多谐振荡器的特点：频率稳定度高、一致性好。 石英晶体多谐振荡器的振荡频率就是石英晶体的谐振频率。 11.1.2单稳态触发器 单稳态触发器的特点 (1)单稳态触发器只有一个稳定状态，另一个状态是不稳定的，称为暂 稳态。 (2)它平时处于稳定状态，在外加触发脉冲作用下，能从稳定状态翻转 到暂稳态。 (3)经过一段时间后，无需外界信号触发，能自动从暂稳态回到原来 的稳定状态，因此，这种触发器被称为单稳态触发器。 1.门电路构成的单稳态触发器 根据R、C连接方式的不同，单稳态触发器可分为：微分型单稳态触发器 和积分型单稳态触发器两种。 (1)微分型单稳态触发器的结构 它由2个或非门首尾连接， UI A 其中一个反馈回路接入RC微分 电路。 (2)微分型单稳态触发器的工作过程 ①稳态 vec 当触发信号V处于低电平0时，由于或非门U1B经电阻R输入高电平1，所 以U1B输出端vo2=0,反馈到U1A输入端，使U1A输出端vo1=1,电路处于 稳态。 ② 暂稳态 当触发信号变为高电平1时，Vo1变为低电平0，通过电容C的反馈， 使V2也变为低电平0，从而使Vo2变为高电平1，此后，电源VCC经过电阻 R给电容C充电，电路处于暂稳态。 ,U2 1.4V 4U2 1 2 3 3 3 稳态 哲稳态 稳态 U21 2 稳态 暂稳态 稳态 稳感 百稳态 稳态 AUol tw tw Uol (a)稳态 (b)暂稳态 (c)自动返回稳态 微分型单稳态触发器的波形图 自动返回稳态 随着电容C的充电，电容C两端的电压逐渐增大，当2升高到或非门电 路的阈值电压Ur时，U1B输出端Vo2变为低电平0，使U1A输出端vo1变为高 电平1，电路再次进入稳态。 ④恢复过程 暂稳态返回稳态后，