脈沖波形的產生與變換第六章集成電路科學與工程系列教材數字電路與系統(第4版)矩形脈沖信號的基本參數0101矩形脈沖信號的基本參數按照波形的不同，脈沖波形可分為矩形波、梯形波與鋸齒波等。數字電路中使用的脈沖信號大多是按一定電壓幅度與一定時間間隔(周期)產生的矩形波，其理想波形如圖6.1所示。在同步時序電路中，作為時鐘信號的矩形脈沖控制和協調整個系統的工作。因此，時鐘脈沖的特性直接關系到系統能否正常工作。555定時器0202555定時器555定時器應用極為廣泛，是一種模擬、數字混合式中規模集成電路。該電路使用靈活方便，只要在555定時器芯片外部某些引腳處加上適當的電阻、電容等定時元件，就可以方便地構成施密特觸發器、單穩態觸發器、多諧振蕩器等電路，從而組成脈沖波形的產生與變換電路。該器件的電壓范圍為3~18V,常用型號為NE555、C7555或5G555,可提供與TTL、CMOS電路兼容的邏輯電平。圖6.2給出了555定時器的芯片內部電路圖、引腳圖及符號圖。02555定時器施密特觸發器0303施密特觸發器555定時器構成的施密特觸發器將555定時器的值輸入端(6腳)和觸發輸入端(2腳)接在一起作為電路輸入端,放電端(7腳)通過上拉電阻Rl接到電源Vdd，Vco(5腳)懸空，即可構成如圖6.4(a)所示的施密特觸發器。當Vi加入如圖6.4(b)所示的三角波時，555輸出端就會得到整形后的矩形脈沖波形。03施密特觸發器555定時器構成的施密特觸發器03施密特觸發器門電路構成的施密特觸發器將兩級CMOS反相器G1、G2串接，同時通過分壓電阻R1、R2把輸端的電反饋到輸入端，可以構成如圖6.5所示的施密特觸發器電路。最大項與最小項的關系TTL集成施密特觸發器74LS132是一種典型的集成施密特觸發器,其內部包括4個相獨立的兩輸入施密特觸發器與非門。圖6.7為TTL集成施密特發器74LS132的芯片引腳圖邏輯符號圖和一個施密特與非門的電路圖。電路由輸入級、施密特電路級(中間級)和輸出級三部分組成。輸入級是兩輸入的二極管與門電路:中間級是具有回差特性的施密特觸發器;輸出級具有邏輯非的功能。集成施密特觸發器03施密特觸發器最大項與最小項的關系03施密特觸發器集成施密特觸發器最大項與最小項的關系1.脈沖波形整形利用施密特觸發器，可對畸變了的波形進行整形，得到有理想上升沿、下降沿的矩形波。2.波形變換利用施密特觸發器的回差特性，可將正弦波等緩慢變化的波形變換成矩形脈沖。3.幅度鑒別幅度鑒別是從一連串幅度不等的波形中，利用施密特觸發器的回差特性，鑒別出幅度較大的波形來。施密特觸發器的應用03施密特觸發器單穩態觸發器0404單穩態觸發器圖6.14示出了由TTL與非門及定時元件R、C構成的微分型單穩態觸發器及工作波形。TTL與非門組成的微分型單穩態觸發器04單穩態觸發器555定時器構成的單穩態觸發器04單穩態觸發器根據電路的工作狀態，集成單穩態觸發器可分為非重復觸發和可重復觸發兩種。1.非重復觸發單穩態觸發器74121非重復觸發單穩態觸發器，是指單穩態觸發器在觸發信號作用下進入暫穩態后，不再受新的觸發信號的影響。74121是一個具有施密特觸發器輸入的單穩態觸發器，具有很強的抗干擾能力，對觸發信號的沿要求不高。圖6.17示出了非重復觸發單穩態觸發器74121的國際標準符號引腳圖和慣用符號。圖6.18為74121的工作波形圖。74121的功能表見表6.2。集成單穩態觸發器04單穩態觸發器04單穩態觸發器04單穩態觸發器2.可重復觸發單穩態觸發器74122可重復觸發單穩態觸發器，是指單穩態在觸發信號作用下進入暫穩態后，仍能觸發信號，重新開始暫穩態。圖6.19給出了可重復觸發單穩態觸發器74122的國際標引腳圖和慣用符號。圖6.20為74122的工作波形圖，表6.3為74122的功能表。集成單穩態觸發器04單穩態觸發器04單穩態觸發器04單穩態觸發器利用單穩態觸發器被觸發后由穩態進入了暫穩態，暫穩態持續工時間后自動回到穩態的特性，在脈沖整形、定時或延時方面得到廣泛應用。1.脈沖整形及變換利用單穩態觸發器可以將脈沖波形展寬，如圖6.22(a)所示;也可以將脈沖波形變窄，如圖6.22(b)所示;還可以將不規則波形變成矩形脈沖，如圖6.22(c)所示。單穩態觸發器的應用04單穩態觸發器04單穩態觸發器2.定時04單穩態觸發器3.延時多諧振蕩器0505多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩電路，其特點如下。多諧振蕩器沒有穩態，只有兩個暫穩態;多諧振蕩器不需外加觸發信號，接通電源后就能產生一定頻率和幅值的矩形脈沖輸出。本節介紹555定時器構成的多諧振蕩器、TTL與非門構成的多諧振蕩器、石英晶體振蕩器以及用施密特觸發器構成的多諧振蕩器。多諧振蕩器的符號圖如圖6.30所示。最大項與最小項的關系555定時器構成的多諧振蕩器05多諧振蕩器最大項與