数字电子技术基础

第十章 脉冲波形的产生和整形

Pan Hongbing

VLSI Design Institute

of Nanjing University

10.1 概述

获取矩形脉冲波形的途径：1、利用各种形式的多谐振荡器电路直接产生所需要的矩形脉冲。2、通过各种整形电路将已有的周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲。

描述矩形脉冲的主要参数

脉冲周期T

脉冲幅度Vm

脉冲宽度tw

上升时间tr

下降时间tf

占空比q

还有些特殊参数：图10.1.1 描述矩形脉冲特性的主要参数如脉冲周期和幅度

的稳定性等。

10.2 施密特触发器

特点：1、输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降过程中对应的输入转换电平不同。2、在电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。以上两特点能将边沿变化缓慢的信号波形整为边沿陡峭的矩形拨，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效清除。

10.2.1

用门电路组成的施密特触发器VT+=(1+R1/R2)VTH

VT-=(1-R1/R2)VTH

回差电压=VT+-VT-

图10.2.1 用CMOS反相器构成的施密特触发器

（a）电路 （b）图形符号

通过改变R1和R2的比值可以调节VT+和VT-和回差电压的大小。但R1必须小于R2，否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。

图10.2.2 图6.2.1电路的电压传输特性

（a）同相输出 （b）反相输出

例 10.2.1 P459-460

根据已知条件先求VTH。然后推出VDD。然后根据器件负载电流的最大允许值求出R2最小允许值。最后根据R2得到R1。

10.2.2

集成施密特触发器

图10.2.3 用TTL门电路接成的施密特触发器

图10.2.4 带与非功能的TTL集成施密特触发器

图10.2.5 集成施密特触发器7413的电压传输特性

图10.2.6 CMOS集成施密特触发器CC40106

图10.2.7 集成施密特触发器CC40106的特性（ a）电压

传输特性（b）VDD对VT＋、VT－的影响

10.2.3 施密特触发器的应用

一、用于波形变换利用施密特触发器状态转

换过程中的正反馈作用，

可以将边沿变化缓慢的周

期性好变换为边沿很陡的

矩形脉冲信号。（同频率）。

图10.2.8 用施密特触发器实现波形变换

二、用于脉冲整形

数字系统中产生波形畸变的原

因。

1、传输线上电容较大时，上升

沿和下降沿将明显变坏。

2、当传输线较长时，且接收端

的阻抗与传输线的阻抗不匹配

时，在波形的上升沿和下降沿

将产生振荡现象。

3、当其他脉冲信号通过导线间

的分布电容或公共电源线叠加

到矩形脉冲信号上时，信号上

将出现附加的噪声。

图10.2.9 用施密特触发器对脉冲整形

三、用于脉冲鉴幅

图10.2.10 用施密特触发器鉴别脉冲幅度

10.3 单稳态触发器

单稳态触发器（Monostable Multivibrator,又称One-shot）工作特点：1、有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。2、在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，再自动返回稳态。3、暂稳态维持时间的长短取决与电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。被广泛应用于脉冲整形、延时（产生滞后于触发脉冲的输出脉冲）以及定时（产生固定时间宽度的脉冲信号）等。