工信版(中职)电子技术基础第九章教学课件.ppt
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1、YCF(中职)电子技术基础第九章教学课件第九章数字电路在脉冲电路中的应用第九章数字电路在脉冲电路中的应用第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的基本概念第二节第二节 施密特电路施密特电路第三节第三节 单稳态电路单稳态电路第四节第四节 多谐振荡器多谐振荡器第五节第五节 555时基电路及应用时基电路及应用第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的基本概念一、什么叫脉冲一、什么叫脉冲“脉冲脉冲”从字面意义上是指脉动和持续时间短促的意思。在从字面意义上是指脉动和持续时间短促的意思。在本书中我们对电路中的脉冲(电脉冲)进行讨论,电脉冲通本书中我们对电路中的脉冲(电脉冲)进行讨论,电脉冲通常是指非正弦规律变化的电压或电
2、流,它有变化不连续、跳常是指非正弦规律变化的电压或电流,它有变化不连续、跳变的特征,在现代电子技术中有广泛的应用,常见的脉冲有变的特征,在现代电子技术中有广泛的应用,常见的脉冲有矩形波、方波、尖脉冲、三角波、阶梯波、锯齿波等,如矩形波、方波、尖脉冲、三角波、阶梯波、锯齿波等,如图图9-1所示。所示。二、脉冲的主要参数二、脉冲的主要参数在脉冲技术中,最常应用的是矩形脉冲波,如在脉冲技术中,最常应用的是矩形脉冲波,如图图9-2所示。所示。以下仅以矩形脉冲为例,介绍主要的脉冲参数。以下仅以矩形脉冲为例,介绍主要的脉冲参数。脉冲幅度表示脉冲强弱,在数值上等于脉冲电压变化的最大脉冲幅度表示脉冲强弱,在数
3、值上等于脉冲电压变化的最大值。值。下-页 返回第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的基本概念脉冲前沿指脉冲幅度从脉冲前沿指脉冲幅度从0.1Um上升到上升到0.9Um时所需的时间,时所需的时间,它表征脉冲幅度上升的快慢。它表征脉冲幅度上升的快慢。脉冲后沿指脉冲幅度从脉冲后沿指脉冲幅度从0.9Um下降到下降到0.1Um时所需的时间,时所需的时间,它表征幅度下降的快慢。它表征幅度下降的快慢。脉冲宽度脉冲宽度(。)指脉冲持续时间为有效宽度,它是脉冲前后指脉冲持续时间为有效宽度,它是脉冲前后沿的幅度各为沿的幅度各为0.5 Um间的时间。间的时间。脉冲周期脉冲周期(T)指周期性重复的脉冲信号中,两个相邻脉冲之
4、间指周期性重复的脉冲信号中,两个相邻脉冲之间的时间间隔。的时间间隔。三、三、RC充放电规律充放电规律 图图9-3是是RC充放电实验电路。当开关充放电实验电路。当开关S由由“2”转向转向“1”时,时,电源电源E要对电容要对电容C充电,充电时间的长短和充电电流的大小与充电,充电时间的长短和充电电流的大小与上-页 下-页 返回第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的基本概念 R、C的参数有关。由于电容的非线性特性,所以流过电容的的参数有关。由于电容的非线性特性,所以流过电容的电流、电压的变化也不是线性的。电流、电压的变化也不是线性的。实验研究发现,电容充放电规律变化的快慢与时间常数实验研究发现,电容充放电
5、规律变化的快慢与时间常数(RC)有关,所谓时间常数即有关,所谓时间常数即R与与C的乘积,用的乘积,用表示。实验与计算表示。实验与计算都表明,都表明,越小充电越快,放电也快,越小充电越快,放电也快,越大则充电慢,放电越大则充电慢,放电也慢。也慢。四、两种四、两种RC波形变换电路波形变换电路在脉冲技术中,常需要对脉冲进行变换,这就需要对波形进在脉冲技术中,常需要对脉冲进行变换,这就需要对波形进行变换,下面介绍在脉冲中行变换,下面介绍在脉冲中常用到的两种常用到的两种RC波形变换电路。波形变换电路。1RC积分电路积分电路积分电路结构。积分电路结构。上-页 下-页 返回第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的
6、基本概念积分电路的条件为积分电路的条件为工作特点。由积分电路的波形可知,积分电路的输出脉冲反工作特点。由积分电路的波形可知,积分电路的输出脉冲反映了输入脉冲的稳定部分,输出电压不受输入电压跃变的影映了输入脉冲的稳定部分,输出电压不受输入电压跃变的影响。这与微分电路正好相反,即积分电路对脉冲信号起到响。这与微分电路正好相反,即积分电路对脉冲信号起到“突出恒定量,压低变化量突出恒定量,压低变化量”的作用。的作用。2RC微分电路微分电路电路结构。电路如电路结构。电路如图图9-8所示。所示。上-页 下-页 返回第一节第一节 脉冲的基本概念脉冲的基本概念电路的工作特点。由微分电路的工作波形可知,微分电路
7、的电路的工作特点。由微分电路的工作波形可知,微分电路的输出脉冲反映了输入脉冲的变化成分;当输入脉冲跳变时,输出脉冲反映了输入脉冲的变化成分;当输入脉冲跳变时,输出幅度最大;输入电压不变时,输出电压很小。即微分电输出幅度最大;输入电压不变时,输出电压很小。即微分电路能对脉冲信号起到路能对脉冲信号起到“突出变化量,压低恒定量突出变化量,压低恒定量”的作用。的作用。上-页 返回第二节第二节 施密特电路施密特电路一、施密特基本电路一、施密特基本电路基本电路如基本电路如图图9-10所示,它是由两级直流放大器构成的,所示,它是由两级直流放大器构成的,且射极接有电阻且射极接有电阻RA。1工作原理工作原理当当
8、ui为低电平时,电路参数使为低电平时,电路参数使VT1截止截止VT2饱和,这是一种饱和,这是一种稳定状态,此时输出电压为一较小电压,故输出低电平稳定状态,此时输出电压为一较小电压,故输出低电平uoL。这种状态不变,因而从输入输出波形看,在这种状态不变,因而从输入输出波形看,在0 UT+段输出段输出状态是不变化的。状态是不变化的。下-页 返回第二节第二节 施密特电路施密特电路当当ui上升到达上升到达UT+时,时,ui使使VT1饱和导通,由于它饱和导通,饱和导通,由于它饱和导通,VT2得不到开通电压而截止,故输出为高电平。通常定义得不到开通电压而截止,故输出为高电平。通常定义UT+为正向阀电压,当
9、为正向阀电压,当ui大于正向阀电压时,电路状态也是不大于正向阀电压时,电路状态也是不变的。变的。当当ui下降至某一值下降至某一值uT-时,时,VT1退出饱和向截止发展,而退出饱和向截止发展,而VT2则由截止向饱和发展,形成脉冲的后沿,回到以前那个则由截止向饱和发展,形成脉冲的后沿,回到以前那个状态。状态。2电压传输特性电压传输特性由前面的讨论可看到:由前面的讨论可看到:ui只有升至大于或等于只有升至大于或等于UT+时,电路时,电路才发生状态翻转(即一种是才发生状态翻转(即一种是VT1截止截止VT2饱和,另一种是饱和,另一种是VT1饱和饱和VT2截止);而截止);而ui下降时,只有下降时,只有u
10、i小于或等于小于或等于uT-时时才能发生状态翻转。才能发生状态翻转。上-页 下-页 返回第二节第二节 施密特电路施密特电路 二、两种集成施密特触发器二、两种集成施密特触发器集成施密特触发器性能稳定,应用广泛,其主要产品有施密集成施密特触发器性能稳定,应用广泛,其主要产品有施密特触发的反相器(简称施密特反相器)和施密特触发的其他特触发的反相器(简称施密特反相器)和施密特触发的其他门电路。门电路。(1)施密特反相器施密特反相器TTL和和CMOS产品系列中均有施密特反相器,产品系列中均有施密特反相器,例如例如TTL的的74LS14和和CMOS的的CC40106均为施密特触发均为施密特触发的六反相器。
11、的六反相器。(2)施密特触发与非门电路为了对输入波形进行整形,许多集施密特触发与非门电路为了对输入波形进行整形,许多集成门电路采用了施密特触发的形式。例如成门电路采用了施密特触发的形式。例如CMOS的的CC4093和和TTL的的74LS13就是施密特触发的与非门电路。就是施密特触发的与非门电路。上-页 返回第三节第三节 单稳态电路单稳态电路一、集成单稳态触发器一、集成单稳态触发器由于单稳态触发器在数字系统中的应用日益广泛,目前已把由于单稳态触发器在数字系统中的应用日益广泛,目前已把它作为一个标准器件,制成中规模集成电路。它作为一个标准器件,制成中规模集成电路。1电路组成及工作原理电路组成及工作
12、原理74121集成单稳态触发器的结构如集成单稳态触发器的结构如图图9-17所示。由触发输所示。由触发输入、窄脉冲形成、基本单稳态触发器和输出级入、窄脉冲形成、基本单稳态触发器和输出级4部分组成。部分组成。静态时(即静态时(即Z点没有产生上跳沿)电路处于稳定状态:点没有产生上跳沿)电路处于稳定状态:Q=0、Q=1。如设电路在随机时。如设电路在随机时Q=1,则由于电路内部反馈,迅,则由于电路内部反馈,迅速使速使Q端回复到端回复到“0”。下-页 返回第三节第三节 单稳态电路单稳态电路当当Z点产生由点产生由“0”至至“1”的正跳变时,的正跳变时,Gs输出也产生正跳输出也产生正跳变,使电路由稳态翻转到暂
13、稳态:变,使电路由稳态翻转到暂稳态:Q=1,Q=O。Q为为“0”,又使,又使RS触发器的触发器的G3输出为输出为“0”,从而使,从而使G5输出为一窄输出为一窄脉冲。脉冲。2触发与定时触发与定时(1)触发方式。触发方式。74121集成单稳态触发器有集成单稳态触发器有3个触发输入端,个触发输入端,在下述情况下,电路可由稳态翻转到暂稳态:在下述情况下,电路可由稳态翻转到暂稳态:若两个若两个A输入中有一个或两个为低电平,输入中有一个或两个为低电平,B发生由发生由“0”到到“1”的正跳变。的正跳变。若若A,B全为高电平,全为高电平,A输入中有一个或两个产生由输入中有一个或两个产生由“1”到到“0”的负跳
14、变。的负跳变。上-页 下-页 返回第三节第三节 单稳态电路单稳态电路(2)定时。单稳态电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数定时。单稳态电路的定时取决于定时电阻和定时电容的数值。值。74121的定时电容连接在芯片的的定时电容连接在芯片的10、11引脚之间。若引脚之间。若输出脉冲宽度较宽,而采用电解电容时,电容输出脉冲宽度较宽,而采用电解电容时,电容C的正极接在的正极接在Gext输入端(输入端(10脚)。对于定时电阻,使用者可以有两种脚)。对于定时电阻,使用者可以有两种选择。选择。利用内部定时电阻,此时将利用内部定时电阻,此时将9号引脚接至电源号引脚接至电源Vcc(14脚)。脚)。采用外接定时电
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- 工信版 电子技术 基础 第九 教学 课件
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