第九章 脉冲波形的产生与变换（课件）西科大版

【知识目标】 第九章 脉冲波形的产生与变换 1.掌握锯齿波的参数，理解锯齿波发生器基本原理。 2.掌握RC微分电路、RC积分电路的组成形式、工作原理和波形变换形式。 3.了解单稳态触发电路、施密特触发器、多谐振荡电路的电路形式、工作原理。 4.了解555集成应用电路工作原理，掌握其工作特点。 【技能目标】 1.会搭建单稳态触发电路、施密特触发器、多谐振荡电路。 2.会使用电子仪表仪器测试单稳态触发电路、施密特触发器、多谐振荡电路。 9.1 常见的脉冲产生电路 9.1.1 锯齿波发生器 锯齿波电压信号是指电压升降如锯齿的周期性信号。电压上升过程所占时间比较长的称为正向锯齿波，电压下降过程所占时间较长的称为负向锯齿波。 （a）正向锯齿波 （b）反向锯齿波 图9.1.1 锯齿波电压信号 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.锯齿波发生器的参数 图9.1.2 锯齿波主要参数 （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。 2. 锯齿波电压发生器基本原理 （a）简单锯齿波电压产生电路 （b）充放电波形图 图9.1.3 产生锯齿波电压原理图 开关S闭合时，电容上的电压为零，即vC=0。若将S断开，则电容C开始充电，时间常数τ=RC，Vc按指数规律上升，经短暂时间T1(T1《τ)后，再合上S，电容器被短路而快速放电。如果不断重复上述过程，就得到一连串锯齿波电压，如图9.1.3(b)所示。 （a） 电路结构 （b）振荡波形 图9.1.4 三极管控制的电压锯齿波发生器 工作原理： 当输入低电平时，三极管V截止，+VG通过R向电容器C充电，输出电压VO=VC 逐渐上升，当时间常常τ=RC远大于输入脉冲周期时，VO的上升基本上呈线性。 当输入为高电平时，三极管V饱和导通，电容器C通过三极管V放电，最终使VO=VCES。 当输入脉冲再一次为低电平时，三极管V再截止一次，电容器再一次充电，如此反复，就会在电容器C的两端产生锯齿波电压输出。 3.自举补偿锯齿波电路 图9.1.5 自举补偿锯齿波电路 C1为容量很大的电容器，+VG通过V3、C1、Re对电容器C1充电后，C相当于一个电源，V2是射极跟随器，其射极输出电压和它的基极输入电压VC（电容器C上端电压）同相且相等，二极管V3起隔离+VG与H点电位的作用，V1起开关作用。 当V1截止时，+VG通过二极管V3、电阻器R对电容C充电，V2输出锯齿波正程电压；当V1饱和导通时，电容器C通过V1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。因二极管V3的正向压降较小，故VC1可充至+VG，以上过程不断反复就能连续输出锯齿波电压。 *9.1.2 RC波形变换电路 在脉冲电路中经常用到的由R和C构成的简单电路，叫RC电路。RC电路主要用于脉冲波形变换，常用电路有微分电路、积分电路。 1.RC电路的充放电过程 图9.1.6 电容器的充放电电路 1）充电过程 设图中的开关S原来2、3触点闭合， 当开关S的2、1触点闭合后，电压VG通过电阻R对电容器C充电，在充电开始的瞬间， 而电阻R上的电压也最大，有 随着电容器C上的电荷积累，电压VC随之上升，而VR随之下降，所以ic也逐渐下降。 (a)充电电压波形式 (b)充电电流波形 图9.1.7 电容器充电波形 2）放电过程 在电容器充电结束后，将开关S的2、3触点闭合，电容器将通过电阻R放电。开始瞬间，因为电容器两端的电压不能突变，vc仍为VG。此时，放电电流ic也最大。随后，vc按指数规律逐渐下降，ic也随之下降。最后，vc=0，ic=0放电过程结束。 图9.1.8 电容器放电波形 通过实验研究发现： 当t=0.7τ时，充电电压为VG的一半；放电电压为电容器两端电压VC的一半；当t=(3-5) τ时，充放电过程基本结束。 我们可以得到以下结论： 充放电时电容两端电压、电流呈指数规律变化；充放电的速度与时间常数τ有关，τ=RC，单位为s, τ越大充放电越慢, τ越小充放电越快。 2.RC微分电路 微分电路是脉冲电路中常用的一种波形变换电路，主要特点是能把矩形脉冲变换成一对正、负极性的尖峰脉冲波。其电路