数字电路基础第七课：脉冲波形的产生和整形

2013-10-13作者：中华维修整理4844评论

本文目录
§6.1  概述
§6.2  单脉冲的产生
§6.3  连续矩形脉冲波的产生
§6.4  单稳态触发器
§6.5  555定时器的原理和应用

以下内容为正文
§6.1 概述
数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散时间的脉冲信号。
最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本章讨论的重点。

§6.2 单脉冲的产生

按钮按放一次，便产生一个单脉冲。
但是，由于按钮 S 机械动作经常伴有抖动现象，使得输出的方波很不理想，毛刺很大。这样的方波用到数字系统中很容易引起误动作。因此，这个电路没有实用价值。

工作原理：

§6.3 连续矩形脉冲波的产生
矩形波发生器又称多谐振荡器。它可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，本节只讨论由集成电路构成矩形波发生器。
6.3.1 环形振荡器
利用逻辑门电路的传输延迟时间，将奇数个与非门首尾相接，就可以构成一个简单的环形振荡器:

工作原理：

改进方法：在原电路的基础上添加 RC 延时电路，便可以克服上图的不足。

工作原理

6.3.2 RC 耦合式振荡器

该电路有两个缺点:
1. 不容易起振;
2. 电路振荡频率的稳定性较差,容易受温度、元件性能、电源波动等因素的影响。
为便于起振，将两个电阻改接成如图( b)示。
只要适当选择它们的大小，使两个与非门的静态工作点均处于转移特性的中点，起振便比较容易。

为获得稳定的振荡频率, 可在振荡电路中串接石英晶体，组成石英晶体振荡器，如图( c )所示。

石英晶体的化学成分是SiO2 ,晶格结构为各向异性，是一种具有压电效应的晶体。由石英晶体的阻抗与频率特性曲线可见石英晶体的选频特性很好。

压电效应:
在晶体切片的两个对应面上加上交变电压时,晶体会出现机械变形振动并产生交变电场,这种现象就是压电效应。当外加电压的频率与晶体的固有频率相同时,其机械变形的幅度和交变电场幅度就都达最大,发生压电谐振。晶体的固有频率：取决於晶体的几何尺寸。

石英晶体振荡器常用作数字系统的基准信号。

其振荡频率主要取决于石英晶体的固有频率

§6.4 单稳态触发器
单稳态触发器简称“单稳” 。
单稳的突出特点是：输出端只有一个稳定状态，另一个状态则是暂稳态。加入触发信号后,它可以由稳定状态转入暂稳态，但是，经过一定时间以后，它又会自动返回原来的稳定状态。

6.4.1 积分型单稳态触发器的工作原理

6.4.2 集成单稳组件介绍
集成化的单稳组件的类型很多，下面以74LS123作为介绍对象。 74LS123管脚图如下：

74LS123 包括两个独立的单稳，各管脚以字头 1、2相区别。单稳输出脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻( RT )和定时电容( CT )决定。单稳的翻转时刻决定于 A、B、CLR 三个输入相与的结果，具体参见它的功能表。

74LS123输出脉冲的宽度有三种控制方法:

3. 通过在 A 端或 B 端加再触发脉冲，可使输出脉冲的宽度加宽:

由于这种单稳可以通过加再触发脉冲增大输出脉冲的宽度，所以，它被称为可再触发式单稳。

6.4.3 单稳态触发器的应用
单稳的应用多种多样，如：整形、延时控制、定时顺序控制等等。例如“ 延时控制 ”:

用波形图表示如下:

§6.5 555定时器的原理和应用
555定时器的特点：是将模拟电路和数字电路集成于一体的电子器件。它使用方便，带负载能力较强，目前得到了非常广泛的应用。
6.5.1 555定时器的工作原理
首先介绍555定时器的内部电路结构。
555定时器的内部电路包括以下几部分：
（1）一个由三个相等电阻组成的分压器;
（2）两个电压比较器: A1、A2 ;
（3）一个 RS 触发器;
（4）一个反相器和一个晶体管T。