脉冲信号的产生与转换

数字电子技术基础

第一节预备知识RC电路在脉冲

+V+

充电

放电

+

V DD

+V

充电+V

第二节单稳态触发器

（1）电路有一个稳态和一个暂稳态。

（2）在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。

（3）暂稳态是一个不能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。暂稳态的持续时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。

1

1

2. 加负触发脉冲电路翻转为暂稳态当t =t 1时，u I 产生负跳变，使u 01由低电平跳变为高电平，由于电容两端电压u C 不能突变，因而使u R 产生同样的正跳变，G 2的输出u 02从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程：10?0

?1

正反馈过程：u I ↓→u 01↑→u R ↑→u 02↓┗━━━━┛结果使得电路迅速进入G1门关闭、G2门打开的暂稳状态。

暂稳状态

3. 电路自动返回稳态电路在暂稳态期间，u 01为高电平，经R 到地不断对电容充电，使u C 按指数规律上升，u R 按指数规律下降，当u R 下降到G 2门的阈值电压时，电路将产生下列的正反馈过程：1

1?0

正反馈过程：

C 充电→u C ↑→u R ↓→u 02↑→u 01↓┗━━━━━┛结果使得电路自动返回到G 1打开、G 2关闭的稳态。暂稳态的持续时间，即输出脉冲宽度t w 与充电时间常数RC 的大小有关，RC 越大，t W 越宽。

脉冲宽度：t W ≈0.7RC

11

t re =(3～5)RC fmax =1/（t w+t re）

三、单稳态触发器的应用

单稳态触发器在数字电路中一般用于整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）、定时（产生一定宽度的矩形波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。

脉冲波形的产生和整形习题解答

自我检测题 1．集成单稳触发器，分为可重触发及不可重触发两类，其中可重触发指的是在 暂稳态期间，能够接收新的触发信号，重新开始暂稳态过程。 2．如图T6.2所示是用CMOS 或非门组成的单稳态触发器电路， v I 为输入触发脉冲。指出稳态时a 、b 、d 、 e 各点的电平高低；为加大输出脉冲宽度所采取的下列措施哪些是对的，哪些是错的。如果是对的，在（ ）内打√，如果是错的，在（ ）内打×。 （1）加大R d （ ）； （2）减小R （ ）； （3）加大C （ ）； （4）提高V DD （ ）； （5）增加输入触发脉冲的宽度（ ）。 v I v O V 图 P6.2 解：（1）×（2）×（3）√（4）×（5）× 3．四个电路输入v I 、输出v O 的波形如图T6.3所示，试写出分别实现下列功能的最简电路类型（不必画出电路）。 （a ）二进制计数器；（b ）施密特触发器； （c ）单稳态触发器；（d ）六进制计数器。 t t v I v t t （a ） v v （b ） t t v I v （c ）v I v （d ）

图 T6.3 4．单稳态触发器的主要用途是。 A ．整形、延时、鉴幅 B ．延时、定时、存储 C ．延时、定时、整形 D ．整形、鉴幅、定时 5．为了将正弦信号转换成与之频率相同的脉冲信号，可采用。 A ．多谐振荡器 B ．移位寄存器 C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 6．将三角波变换为矩形波，需选用。 A ．单稳态触发器 B ．施密特触发器 C ．多谐振荡器 D ．双稳态触发器 7．滞后性是的基本特性。 A ．多谐振荡器 B ．施密特触发器 C ．T 触发器 D ．单稳态触发器 8．自动产生矩形波脉冲信号为。 A ．施密特触发器 B ．单稳态触发器 C ．T 触发器 D ．多谐振荡器 9．由CMOS 门电路构成的单稳态电路的暂稳态时间t w 为 。 A . 0.7RC B . RC C . 1.1RC D . 2RC 10．已知某电路的输入输出波形如图T6.10所示，则该电路可能为。 A ．多谐振荡器 B ．双稳态触发器 C ．单稳态触发器 D ．施密特触发器 1 v I v o V DD R C G 1 G 2C d R d 图T6.10 11．由555定时器构成的单稳态触发器，其输出脉冲宽度取决于。 A ．电源电压 B ．触发信号幅度 C ．触发信号宽度 D ．外接R 、C 的数值 12．由555定时器构成的电路如图T6.12所示，该电路的名称是。 A ．单稳态触发器 B ．施密特触发器 C ．多谐振荡器D ．SR 触发器 R C v v O 图 T6.12 习题

脉冲信号发生器使用方法

脉冲信号发生器可以产生重复频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。脉冲信号发生器一般都以矩形波为标准信号输出。 脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但内部基本电路应包括图1所示的几个部分。 主振级一般由无稳态电路组成，产生重复频率可调的周期性信号。隔离级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主振级的影响，提高频率的稳定度。脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。放大整形级是利用几级电流开关电路对脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器使输出的脉冲信号幅度可调。 所示为xc-15型脉冲信号发生器的面板示意图，xc-15型脉冲信号发生器是高重复频率ns （纳秒）级脉冲信号发生器。其重复频率范围为1kHz～100MHz，脉冲宽度为5ns～300μs，幅度为150mV～5V，并输出正、负脉冲及正、负倒置脉冲，性能比较完善。 （1）XC－15型脉冲信号发生器的面板开关、旋钮的功能及使用 ①“频率”粗调开关和“频率细调”旋钮。调节“频率”粗调开关和“频率细调”旋钮，可实现1kHz～100MHz的连续调整。粗调分为十挡（1kHz、3kHz、10kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、10MHz、30MHz和100MHz），用细调覆盖。“频率细调”旋钮顺时针旋转时频率增高，顺时针旋转到底，为“频率”粗调开关所指频率；逆时针旋转到底，为此“频率”粗调开关所指刻度低一挡。例如，“频率”粗调开关置于10kHz挡，“频率细调”旋钮顺时针旋转到底时输出频率为10kHz；逆时针旋转到底时输出频率为3kHz。 ②“延迟”粗调转换开关和“延迟细调”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现延迟时间5ns～300，tts的连续调整。延迟粗调分为十挡（5ns、10ns、30ns、l00ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。延迟时间加上大约30ns的固有延迟时间等于同步输出负方波的下降沿超前主脉冲前沿的时间。 “延迟细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的延迟时间。顺时针旋转延迟时间增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的延迟时间。例如，“延迟”粗调开关置于30ns挡，“延迟细调”旋钮顺时针旋转到底时输出延迟时间为100ns；逆时针旋转到底时输出延迟时间为30ns。 ③“脉宽”粗调开关和“脉宽细调”旋钮。通过调节此组开关和旋钮，可实现脉宽5ns～300μs 的连续调整。“脉宽”粗调分为十挡（5ns、10ns、30ns、100ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。“脉宽细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的脉宽时间。顺时针旋转脉宽增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的脉宽。例如，“脉宽”粗调开关置于10ns挡，“脉宽细调”旋钮顺时针旋转到底时输出脉宽为30ns；逆时针旋转到底时输出延迟时间为10ns。 ④“极性”选择开关。转换此开关可使仪器输出四种脉冲波形中的一种。 ⑤“偏移”旋钮。调节偏移旋钮可改变输出脉冲对地的参考电平。 ⑥“衰减”开关和“幅度”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现150mV～5V的输出脉冲幅度调整。 （2）使用注意事项在使用xc 15型脉冲信号发生器时应注意如下两点事项。 ①本仪器不能空载使用，必须接入50Ω负载，并尽量避免感性或容性负载，以免引起波形畸变。 ②开机后预热15min后，仪器方能正常工作。

4 脉冲信号产生电路共23页文档

4 脉冲信号产生电路 4.1 实验目的 1．了解集成单稳态触发器的基本功能及主要应用。 2．掌握555定时器的基本工作原理及其性能。 3．掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理、设计及调试方法。 4.2 实验原理 1．集成单稳态触发器及其应用 在数字电路的时序组合工作中，有时需要定时、延时电路产生定时、展宽延时等脉冲，专门用于完成这种功能的IC，就是“单稳延时多谐振荡器”，也称“单稳触发器”。其基本原理是利用电阻、电容的充放电延时特性以及电平比较器对充放电电压检测的功能，实现定时或延时，只需按需要灵活改变电阻、电容值大小，就可以取得在一定时间范围的延时或振荡脉冲输出。常用的器件有LS121/122、LS/HC123、LS/HC221、LS/HC423、HC/C4538及CC4528B等。 集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。在这一过程中，电路输 出一个具有一定宽度的脉冲，其宽度与电路的外接定时元件C ext 和R ext 的数 值有关。 图4-1

集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。它的逻辑符号及功能表如图4-1、表4-1所示。 在表4-1中“正”为正脉冲，“负”为负脉冲。 LS/HC123的特点是，复位端CLR也具有上跳触发单稳态过程发生的功能。 在C ext >1000pF时，输出脉冲宽度t w ≈0.45R ext C ext 。 器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发（即Q=1）后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个t w （该电路定时的脉冲宽度）时间，Q才变为0，如图4-2所示： 图4-2 74LS123的使用方法： （1）有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。 （2）连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。 （3）CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。 （4）按图4-3、3-5-4连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。 图4-3 图4-4 2．555时基电路及其应用 555时基电路是一种将模拟功能和数字逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的新型集成电路，又称集成定时器，它的内部电路框图如图4-5所示。 图4-5 电路主要由两个高精度比较器C 1、C 2 以及一个RS触发器组成。比较器 的参考电压分别是2/3V CC 和1/3V CC ，利用触发器输入端TR输入一个小于 1/3V CC 信号，或者阈值输入端TH输入一个大于2/3V CC 的信号，可以使触发 器状态发生变换。CT是控制输入端，可以外接输入电压，以改变比较器的参考电压值。在不接外加电压时，通常接0.01μF电容到地，DISC是放电输入端，当输出端的F=0时，DISC对地短路，当F=1时，DISC对地开路。 R D 是复位输入端，当R D =0时，输出端有F=0。 器件的电源电压V CC 可以是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，当 电源电压为+5V时，电路输出与TTL电路兼容。555电路能够输出从微秒级到小时级时间范围很广的信号。 （1）组成单稳态触发器 555电路按图4-6连接，即构成一个单稳态触发器，其中R、C是外接定时元件。单稳态触发器的输出脉冲宽度t w ≈1.1RC。 图4-6 （2）组成自激多谐振荡器 图4-7 自激多谐振荡器电路 按图4-7连接，即连成一个自激多谐振荡器电路，此电路的工作过程

脉冲信号发生器的使用方法

脉冲信号发生器的使用方法 脉冲信号发生器可以产生重复频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲 信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。脉冲信号发生器一般 都以矩形波为标准信号输出。脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但 内部基本电路应包括主振级一般由无稳态电路组成，产生重复频率可调的周期 性信号。隔离级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主 振级的影响，提高频率的稳定度。脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路 组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。放大整形级是利用几级电流开关电路对 脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉 冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器 使输出的脉冲信号幅度可调。 如（1）XC－15型脉冲信号发生器的面板开关、旋钮的功能及使用 ①频率粗调开关和频率细调旋钮。调节频率粗调开关和频率细调旋钮， 可实现1kHz～100MHz的连续调整。粗调分为十挡 （1kHz、3kHz、10kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、10MHz、30MHz 和100MHz），用细调覆盖。频率细调旋钮顺时针旋转时频率增高，顺时针旋转 到底，为频率粗调开关所指频率；逆时针旋转到底，为此频率粗调开关所指刻 度低一挡。例如，频率粗调开关置于10kHz挡，频率细调旋钮顺时针旋转到底 时输出频率为10kHz；逆时针旋转到底时输出频率为3kHz。 ②延迟粗调转换开关和延迟细调旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现延 迟时间5ns～300，tts的连续调整。延迟粗调分为十挡 （5ns、10ns、30ns、l00ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。延迟时间加上大约30ns的固有延迟时间等于同步输

如何正确使用脉冲信号发生器

如何正确使用脉冲信号发生器 脉冲信号发生器可以产生重复频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。脉冲信号发生器一般都以矩形波为标准信号输出。 脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但内部基本电路应包括图1所示的几个部分。 主振级一般由无稳态电路组成，产生重复频率可调的周期性信号。隔离级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主振级的影响，提高频率的稳定度。脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。放大整形级是利用几级电流开关电路对脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器使输出的脉冲信号幅度可调。 所示为xc-15型脉冲信号发生器的面板示意图，xc-15型脉冲信号发生器是高重复频率ns(纳秒)级脉冲信号发生器。其重复频率范围为1kHz～100MHz，脉冲宽度为5ns～300μs，幅度为150mV～5V，并输出正、负脉冲及正、负倒置脉冲，性能比较完善。 (1)XC-15型脉冲信号发生器的面板开关、旋钮的功能及使用 ① “频率”粗调开关和“频率细调”旋钮。调节“频率”粗调开关和“频率细调”旋钮，可实现 1kHz～100MHz的连续调整。粗调分为十挡(1kHz、 3kHz、10kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、10MHz、30MHz和100MHz)，用细调覆盖。“频率细调”旋钮顺时针旋转时频率增高，顺时针旋转到底，为“频率”粗调开关所指频率;逆时针旋转到底，为此“频率”粗调开关所指刻度低一挡。例如，“频率”粗调开关置于 10kHz挡，“频率细调”旋钮顺时针旋转到底时输出频率为10kHz;逆时针旋转到底时输出频率为3kHz。 ②“延迟”粗调转换开关和“延迟细调”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现延迟时间5ns～300，tts的连续调整。延迟粗调分为十挡(5ns、10ns、30ns、l00ns、 300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs)，用细调覆盖。延迟时间加上大约30ns的固有延迟时间等于同步输出负方波的下降沿超前主脉冲前沿的时间。 “延迟细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的延迟时间。顺时针旋转延迟时间增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的延迟时间。例如，“延迟”粗调开关置于30ns挡，“延迟细调”旋钮顺时针旋转到底时输出延迟时间为100ns;逆时针旋转到底时输出延迟时间为30ns。 ③ “脉宽”粗调开关和“脉宽细调”旋钮。通过调节此组开关和旋钮，可实现脉宽5ns～300μs的连续调整。“脉宽”粗调分为十挡(5ns、10ns、 30ns、100ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs)，用细调覆盖。“脉宽细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的脉宽时间。顺时针旋转脉宽增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的脉宽。例如，“脉宽”粗调开关置于10ns挡，“脉宽细调”旋钮顺时针旋转到底时输出脉宽为30ns;逆时针旋转到底时输出延迟时间为10ns。 ④“极性”选择开关。转换此开关可使仪器输出四种脉冲波形中的一种。 ⑤“偏移”旋钮。调节偏移旋钮可改变输出脉冲对地的参考电平。 ⑥“衰减”开关和“幅度”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现150mV～5V的输出脉冲幅度调整。

实验8 脉冲信号产生电路

实验8 脉冲信号产生电路 一、实验目的 1. 掌握用基本门电路构成多谐振荡器的方法。 2. 熟悉单稳态触发器的工作原理和参数选择。 3. 熟悉施密特触发器的脉冲整形和应用。 二、实验原理 脉冲信号产生电路是数字系统中必不可少的单元电路。如同步信号、时钟信号和时基信号等都由它产生。产生脉冲信号的电路通常称为多谐振荡器。它不需信号源，只要加上直流电源，就可以自动产生信号。脉冲的整形通常应用单稳态触发器或施密特触发器实现。 脉冲信号的产生与整形可以用基本门电路来实现。现在已经有集成单稳态触发器、集成施密特触发器。另外用555 定时器也可以产生脉冲或实现脉冲整形。本实验主要研究用基本门电路组成的脉冲产生和整形电路。 1. 多谐振荡器 (1) TTL 门电路构成的多谐振荡器 由于 TTL 门电路 速度快，它 适宜于产生 中频段脉冲 源，图2.8.1 是由TTL 反向器构成的全对称多谐振荡器，若取C1= C2 = C，R1= R2= R，则电路完全对称，电容充放电时间相等，其振荡周期近似为Ｔ=1.4 RC。一般R1、R2的取值不超过1K，若取R1= R2 = 500Ω ，C1= C2=100pF~100μF，则其振荡频率的范围为几十赫到几十兆赫。 (2) 环形多谐振荡器 图 2.8.2 是用TTL 与非门构成的环形多谐振荡器，图中取R1=100Ω ，R W在2kΩ ~50kΩ之间变化，可调电容C的变化范围是100pF 到50μF，则振荡频率可从数千赫变到数兆赫。电路的振荡周期为Ｔ= 2.2 RC，其中R = R1+R W。

(3) 晶体振荡器 用TTL 或CMOS 门电路构成的振荡器幅度稳定性较好，但频率稳定性较差，一般只能达到10-2~10-3数量级。在对频率的稳定度、精度要求高的场合，选用石英晶体组成的振荡器较为适合。其频率稳定度可达10-5以上。图2.8.3 是用CMOS 芯片CD4069 和 晶体构成的多谐振荡器，C o一般取20pF。C S取10~30pF，其输出频率取决于晶体的固有振荡频率。 2. 单稳态触发器 稳态触发器的特点是它只有一个稳定状态，在外来脉冲的作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳态。暂稳态维持一段时间ＴW 以后，将自动返回到稳定状态。ＴW大小与触发脉冲无关，仅取决于电路本身的参数。单稳态触发器一般用于定时、整形及延时等。单片集成的单稳态触发器有74LS122，CC4098 等。 图 2.8.4 是用与非门构成的微分型单稳态触发器，其输出脉冲宽度为：Ｔw= 0.8RC。 3. 施密特触发器 施密特触发器的特点是：电路有两个稳定状态，电路状态的翻转依靠外触发电平来维持。一旦外触发电平下降到一定电平 后，电路 立即恢复 到初始稳 态。其工

脉冲信号发生器

电子技术综合训练 设计报告 题目：脉冲信号发生器 姓名：xxx 学号：xxxxxxx 班级：xx 电气及其自动化xx 同组成员：xxx 指导教师：xxx 日期：2011年1月4日

脉冲信号发生器的原理主要分为四部分，即正弦波的产生，方波的变换，分频电路和倍频电路，并由这四部分最终产生三种不同频率的信号，其要点在于电路的线路连接及焊接。通过设计体会理论与实际结合的重要性. 关键字：正弦发生多谐振荡器降频电路锁相环

一、设计任务和要求 (5) 1.1设计任务 (5) 1.2设计要求 (5) 二、系统设计 (6) 2.1系统要求 (6) 2.2方案设计 (6) 2.3系统工作原理 (7) 三、单元电路设计 (8) 3.1 RC正弦发生器 (8) 3.1.1电路结构及工作原理 (9) 3.1.2电路仿真 (9) 3.1.3元器件的选择及参数确定 (9) 3.2 555定时器组成的多谐振荡器 (9) 3.2.1电路结构及工作原理 (9) 3.2.2电路仿真 (11) 3.3 74LS161计数器降频电路 (11) 3.3.1电路结构及工作原理 (11)

3.3.2电路仿真 (11) 3.3.3元器件的选择及参数确定 (11) 3.4 锁相环升频电路 (13) 3.4.1电路结构及工作原理 (13) 3.4.2元器件的选择及参数确定 (15) 四、系统仿真 (17) 五、电路安装、调试与测试 (18) 5.1电路安装 (17) 5.2电路调试 (17) 5.3系统功能及性能测试 (17) 5.3.1测试方法设计 (18) 5.3.2测试结果及分析 (18) 结论 (19) 参考文献 (20) 总结、体会和建议 (21) 附录 (22)

PWM信号发生电路

1．P W M信号概述 脉冲宽度调制（PWM）信号广泛使用在电力变流技术中，以其作为控制信号可完成DC-DC 变换（开关电源）、DC-AC变换（逆变电源）、AC-AC变换（斩控调压）和AC-DC变换（功率因数校正）。 产生PWM信号的方法有多种，现分别论述如下： 1）普通电子元件构成PWM发生器电路 基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较，产生可调占空比PWM信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。 此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点是电路集成度低，不利于产品化。 2）单片机自动生成PWM信号 基本原理是由单片机内部集成PWM发生器模块在程序控制下产生PWM信号。 优点是电路简单、便于程序控制。缺点是不利于学生观测PWM产生过程，闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。 3）可编程逻辑器件编程产生PWM信号 基本原理是以复杂可编程逻辑器件（CPLD）或现场可编程门阵列器件（FPGA）为硬件基础，设计专用程序产生PWM信号。 优点是电路简单、PWM频率和占空比定量准确。缺点是闭环控制复杂，产生SPWM信号难度大。 4）专用芯片产生PWM信号 是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。 优点是使用方便、安全，便于应用到产品设计中。缺点是不利于学生观测PWM产生过程和灵活调节各项参数。 2．电子元件构成PWM发生器电路 图1电子元件构成PWM发生器电路 3．集成芯片SG3525构成PWM发生器电路 一、PWM信号发生电路说明 实验电路中，驱动开关管的PWM信号由专用PWM控制集成芯片SG3525产生（美国

脉冲信号发生器

北华航天工业学院 《EDA技术综合设计》 课程设计报告 报告题目：脉冲信号发生器 作者所在系部： 作者所在班级： 作者姓名： 指导教师姓名： 完成时间： 内容摘要 简单介绍了基于FPGA的脉冲信号发生器的设计。通过对系统进行结构分析，采用层次化的设计方法，给出了脉冲信号发生器与数字频率计的VHDL代码，利用Quartus II对其进行

了仿真，并在硬件电路上得以实现其逻辑功能。 关键词 FPGA；Quartus II；脉冲信号发生器

目录 一课程设计任务书 (4) 二概述及技术要点 (5) 三程序编码 (5) 1.主程序编码 (5) 2.辅程序编码 (7) 四设计仿真及结果 (7) 五调试及性能测试 (7) 六课程设计总结 (7) 七参考文献 (7) 八教师评语及成绩 (8) 课程设计任务书 课题名称脉冲信号发生器完成时间2010-12-11

指导教师胡辉职称副教授学生姓名班级 总体设计要求和技术要点 总体设计要求：通过本课程的学习使学生掌握可编程器件、EDA开发系统软件、硬件描述语言和电子线路设计与技能训练等各方面知识；提高工程实践能力；学会应用EDA 技术解决一些简单的电子设计问题。 技术要点： 将输入的时钟作为计数器的计数脉冲，计数结果的第N位是2的N次幂分频。将对应的为数取出就能得到所需的频率。信号发生器系统组成如图1所示，由一分频模块与占空比调节模块共同组成。。 工作内容及时间进度安排 12月9、10号设计程序并初步仿真调试，11号运用试验箱完成设计并验收。 课程设计成果 1．与设计内容对应的软件程序 2．课程设计报告书 3．成果使用说明书 4．设计工作量要求

模拟电路数字电路的脉冲电路信号处理

如何看懂脉冲电路 2010-06-2215:28:07作者:来源：21IC电子网 脉冲电路是专门用来产生电脉冲和对电脉冲进行放大、变换和整形的电路。家用电器中的定时器、报警器、电子开关、电子钟表、电子玩具以及电子医疗器具等，都要用到脉冲电路。 在电子电路中，电源、放大、振荡和调制电路被称为模拟电子电路，因为它们加工和处理的是连续变化的模拟信号。电子电路中另一大类电路的数字电子电路。它加工和处理的对象是不连续变化的数字信号。数字电子电路又可分成脉冲电路和数字逻辑电路，它们处理的都是不连续的脉冲信号。 电脉冲有各式各样的形状，有矩形、三角形、锯齿形、钟形、阶梯形和尖顶形的，最具有代表性的是矩形脉冲。要说明一个矩形脉冲的特性可以用脉冲幅度Um、脉冲周期T或频率f、脉冲前沿t r、脉冲后沿t f和脉冲宽度t k来表示。如果一个脉冲的宽度t k=1／2T，它就是一个方波。 脉冲电路和放大振荡电路最大的不同点，或者说脉冲电路的特点是：脉冲电路中的晶体管是工作在开关状态的。大多数情况下，晶体管是工作在特性曲线的饱和区或截止区的，所以脉冲电路有时也叫开关电路。从所用的晶体管也可以看出来，在工作频率较高时都采用专用的开关管，如2AK、2CK、DK、3AK 型管，只有在工作频率较低时才使用一般的晶体管。 就拿脉冲电路中最常用的反相器电路（图1）来说，从电路形式上看，它和放大电路中的共发射极电路很相似。在放大电路中，基极电阻R b2是接到正电源上以取得基极偏压；而这个电路中，为了保证电路可靠地截止，R b2是接到一个负电源上的，而且R b1和R b2的数值是按晶体管能可靠地进入饱和区或止区的要求计算出来的。不仅如此，为了使晶体管开关速度更快，在基极上还加有加速电容C，在脉前沿产生正向尖脉冲可使晶体管快速进入导通并饱和；在脉冲后沿产生负向尖脉冲使晶体管快速进入截止状态。除了射极输出器是个特例，脉冲电路中的晶体管都是工作在开关状态的，这是一个特点。

PWM信号发生电路

1．PWM 信号概述 脉冲宽度调制（PWM ）信号广泛使用在电力变流技术中，以其作为控制信号可完成DC-DC变换（开关电源）、DC-AC变换（逆变电源）、AC-AC变换（斩控调压）和AC-DC 变换（功率因数校正）。 产生PWM 信号的方法有多种，现分别论述如下： 1）普通电子元件构成PWM 发生器电路基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM 信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较，产生可调占空比PWM 信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM 信号。 此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点是电路集成度低，不利于产品化。 2）单片机自动生成PWM 信号 基本原理是由单片机内部集成PWM 发生器模块在程序控制下产生PWM 信号。 优点是电路简单、便于程序控制。缺点是不利于学生观测PWM 产生过程，闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。 3）可编程逻辑器件编程产生PWM 信号基本原理是以复杂可编程逻辑器件（CPLD ）或现场可编程门阵列器件 （FPGA）为硬件基础，设计专用程序产生PWM信号。 优点是电路简单、PWM 频率和占空比定量准确。缺点是闭环控制复杂，产生SPWM 信号难度大。 4）专用芯片产生PWM 信号 是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。优点是使用方便、安全，便于应用到产品设计中。缺点是不利于学生观测 PWM 产生过程和灵活调节各项参数。 2. 电子元件构成PWM发生器电路

图1电子元件构成PWM 发生器电路 3. 集成芯片SG3525构成PWI 发生器电路 、PWM 信号发生电路说明 实验电路中，驱动开关管的 PWM 信号由专用PWM 控制集成芯片SG3525 产生（美国Silicon General 公司生产），PWM 信号发生器电路如图 图2 PWM 信号发生器电路图 SG3525采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡 器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节 Ur 的大小，在OUTA 、 2所示。 I l 22K Rw Ur 10K R2K R5 -CZI 10K J' R2 10 R1 =±C1 15K 0.01uF VREF VCC OSC OUT VC SYNC RT D ISC OUT A CT OUT B CMPEN IN+ IN - SS GND SD +15V 15 T + 15 T HF R6 10K V_G Dz R9 30K Dz PWM 13 12 10 ----- S G3525AN 8 4148 11 14 16 4 3 6' 7 5 9 "2 1 光电隔离 上C2 T~ 100uF

产生脉冲的程序的PLC程序梯形图

产生脉冲的程序的PLC程序梯形图 （1）周期可调的脉冲信号发生器 如图5-6所示采用定时器T0产生一个周期可调节的连续脉冲。当X0常开触点闭合后，第一次扫描到T0常闭触点时，它是闭合的，于是T0线圈得电，经过1s的延时，T0常闭触点断开。T0常闭触点断开后的下一个扫描周期中，当扫描到T0常闭触点时，因它已断开，使T0线圈失电，T0常闭触点又随之恢复闭合。这样，在下一个扫描周期扫描到T0常闭触点时，又使T0线圈得电，重复以上动作，T0的常开触点连续闭合、断开，就产生了脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为1s的连续脉冲。改变T0的设定值，就可改变脉冲周期。 图5-6 周期可调的脉冲信号发生器 a）梯形图 b）时序图 （2）占空比可调的脉冲信号发生器 如图5-7所示为采用两个定时器产生连续脉冲信号，脉冲周期为5秒，占空比为3：2（接通时间：断开时间）。接通时间3s，由定时器T1设定，断开时间为2s，由定时器T0设定，用Y0作为连续脉冲输出端。

图5-7 占空比可调的脉冲信号发生器 a）梯形图 b）时序图 （3）顺序脉冲发生器 如图5-8a所示为用三个定时器产生一组顺序脉冲的梯形图程序，顺序脉冲波形如图5-8b所示。当X4接通，T40开始延时，同时Y31通电，定时l0s时间到，T40常闭触点断开，Y31断电。T40常开触点闭合，T41开始延时，同时Y32通电，当T41定时15s时间到，Y32断电。T41常开触点闭合，T42开始延时．同时Y33通电，T42定时20s时间到，Y33断电。如果X4仍接通，重新开始产生顺序脉冲，直至X4断开。当X4断开时，所有的定时器全部断电，定时器触点复位，输出Y31、Y32及Y33全部断电。

第6章 脉冲波形的产生与整形

第6章脉冲波形的产生与整形 教学目标 ●理解脉冲波形的产生与整形的原理 ●理解555定时器的结构框图和工作原理 ●掌握555定时器的应用电路及其工作原理 ●熟悉单稳态、多谐振荡器以及施密特电路，并能掌握其应用 本章节是以555设计制作振荡电路为项目，通过对555理论知识的简介，从实际使用目标出发，最终设计并制作出振荡电路。并在设计制作振荡电路的过程中能够正确使用万用表、示波器等仪表仪器。 6.1 555定时器 555定时器又称时基电路，是一种将模拟功能和数字功能巧妙结合在一起的中规模集成电路。因其电路功能灵活，只要外接少许的阻容元件局就可构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。故在信号的产生于整形、自动检测及控制、报警电路、家用电器等方面都有广泛的应用。 6.1.1 电路组成 图555定时器按照内部元件为双极型（又称TTL型）和单极型两种。双极型内部采用的是TTL晶体管；单极型内部采用的则是CMOS场效应管。功能完全一样，区别是TTL定时器驱动能力大于CMOS定时器。下面，以TLL集成定时器NE555为例进行介绍。 NE555集成定时器内部电路如图6.1所示，主要由3个电阻R组成的分压器、2个高精度电压比较器C1和C2、1个基本RS触发器、1个作为放电的三极管V及输出驱动G3组成。

数字电子技术基础 2 图6.1 NE555集成定时器内部电路 图6.2所示为555定时器的逻辑符号和管脚图。 图6.2 555逻辑符号和管脚 1.分压器 分压器由3个阻值相等的电阻串联而成，将电源电压DD V 分为三等份，其作是为比较器C 1和C 2提供2个参考电压V +1（比较器C1同相输入端，管脚5）、V -2（比较器C 2反相输入端），若控制电压端C O 悬空或通过电容接地，则有： DD V V 3 12 =- 如果在TH 端外接电压可改变比较器C 1和C2的参考电压。

简易脉冲信号发生器

简易脉冲信号发生器 无线电90.11 孙明方 在安装、调试各种数字电路仪器设备时，脉冲信号发生器是得力助手。我用NE 555、LM324等少量元器件组装了一台脉冲信号发生器，效果很好．该仪器能产生连续脉冲、单脉冲、快速窄脉冲及锯齿波。它的一些技术指标是：频率范围2HZ～20kHZ，分3档连续可调；输出脉冲幅度0～8V连续可调；输出脉冲宽度连续可调，占空比变化可达（0～100）％，而且在调节脉宽时，振荡频率不受影响，这是本仪器的一个特点；脉冲上升时间和下降时间都小平改1μs，快速窄脉冲则小于100μs；当市电电压在160～250V范围内变化时，脉冲频率及脉冲宽度不受影响。 电路原理 图1为本仪器电原理图。时基集成电路NE 555由开关SA1 控制接成单稳态多谐振荡器或无稳态多谐振荡器。当SA1 拨向“连续”一边时电路为无稳态，SA 拨向“单次”一边时为单稳态。晶体管VT1 接成恒流源电路，这样可以保证通过 NE555获得线性良好的锯齿波。N1 、N2 、N3为四运放LM324集成电路，其中N1接成比较器，用来调节脉宽；N2接成跟随器，用来增大锯齿波输出电流；N3 用来驱动发光二极管LED，以指示脉宽及单次触发情况。由于LM 324的频响不太好，产生脉冲波形的前沿和后沿均较差，所以加了一级由VT2 构成的反相器作为整形用。VT3 接成跟随器，用来调节脉冲幅度和增强输出能力。 SA1拨向“连续”一边时，恒流源VT1 向电容C3、C4或C5充电。由于NE555内部电路所定，当电容两端的电压上升到(2/3) V CC时，NE555的内部放电管导通，电容器上的电荷迅速泄放，电容器端电压立即下降到(1／3) V CC，然后再一次由恒流源充电，接着再一次放电，这样在电容器两端的电压就形成了一串锯齿波．锯

脉冲信号发生器

（1）周期可调的脉冲信号发生器 如图5-6所示采用定时器T0产生一个周期可调节的连续脉冲。当X0常开触点闭合后，第一次扫描到T0常闭触点时，它是闭合的，于是T0线圈得电，经过1s的延时，T0常闭触点断开。T0常闭触点断开后的下一个扫描周期中，当扫描到T0常闭触点时，因它已断开，使T0线圈失电，T0常闭触点又随之恢复闭合。这样，在下一个扫描周期扫描到T0常闭触点时，又使T0线圈得电，重复以上动作，T0的常开触点连续闭合、断开，就产生了脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为1s的连续脉冲。改变T0的设定值，就可改变脉冲周期。 图5-6 周期可调的脉冲信号发生器 a）梯形图b）时序图 （2）占空比可调的脉冲信号发生器 如图5-7所示为采用两个定时器产生连续脉冲信号，脉冲周期为5秒，占空比为3：2（接通时间：断开时间）。接通时间3s，由定时器T1设定，断开时间为2s，由定时器T0设定，用Y0作为连续脉冲输出端。

图5-7 占空比可调的脉冲信号发生器 a）梯形图b）时序图 （3）顺序脉冲发生器 如图5-8a所示为用三个定时器产生一组顺序脉冲的梯形图程序，顺序脉冲波形如图5-8b所示。当X4接通，T40开始延时，同时Y31通电，定时l0s时间到，T40常闭触点断开，Y31断电。T40常开触点闭合，T41开始延时，同时Y32通电，当T41定时15s时间到，Y32断电。T41常开触点闭合，T42开始延时．同时Y33通电，T42定时20s时间到，Y33断电。如果X4仍接通，重新开始产生顺序脉冲，直至X4断开。当X4断开时，所有的定时器全部断电，定时器触点复位，输出Y31、Y32及Y33全部断电。

脉冲信号产生电路

数电实验实验报告实验名称脉冲信号产生电路 实验目的1.熟悉555集成时基电路的构造、工作原理及特点 2.掌握用时基电路设计脉冲信号产生电路的方法 3.掌握影响脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法 4.熟悉使用示波器测量信号周期和脉宽的方法 实验仪器 设备 通用试验箱、数字示波器、万用表、555、电阻、电容、连接线元器件555、电阻、电容 实验原理1.555定时器的工作原理：（1）内部组成电路： （2）555定时器的功能表

2.555定时器组成多谐振荡器 （1）555定时器组成多谐振荡器连线图 （2）工作原理： 电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路不需要外加触发信号，利用电源通过电阻R A、R B向电容C充电，以及通过放电三极管T放电，便产生振荡。输出信号的时间参数T=T1+T2，其中T1=0.7(R A+R B)C（正脉冲宽度）、T2=0.7R B C(负脉冲宽度)，则T=0.7(R A+2R B)C 且555要求RA、RB均应大于或等于1KΩ，但应小于或等于3.3MΩ （3）芯片引脚图

实验内容 设计一个自激多谐振荡器电路，用数字示波器观测Uc与Uo的波形，测定振荡 频率；改变RA、RB、C的值，再观测波形及频率的变化。 实验数据 记录及处 理 实验数据： R A R B C U C U T(测量) T(实际) f 47Ω100Ω10nF 1.04v 2.16v 1.840ms 1.729ms543.5HZ 100Ω47kΩ10nF 1.00V 757.6V 1.520ms 1.358ms 657.9HZ 实验结论 Vo呈方波 当电容充电时，V0输出高电平 当电容放电时，V0输出低电平 当RA:RB增大时，占空比也随之增大 频率与RA、RB、C都成反比

脉冲分频信号产生器.

沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 脉冲分频信号产生器设计 班级24020103 学号2012040201131 学生姓名郁健 指导教师关庆阳

沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称电子技术综合课程设计____ 课程设计题目脉冲分频信号产生器 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 设计一个脉冲分频信号产生器，技术指标如下： ①能够输出1KHz脉冲信号； ②能够输出10KHz脉冲信号； ③能够输出100Hz脉冲信号； 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1. 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 五、按照要求撰写课程设计报告

成绩评定表： 序号评定项目评分成绩 1 设计方案正确，具有可行性，创新性（15分） 2 设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分） 3 态度认真，遵守纪律（15分） 4 设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分） 5 答辩（30分） 总分 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 2015 年01 月14日

一、概述 该脉冲分频信号产生器可以实现10KHZ 、1KHZ 、100HZ 三路频率输出，电路结构相对简单，输出频率相对稳定，且能够有效的实现频率间的转变，具有节能，经济，功能具备的特点。 二、方案论证 设计一个脉冲分频信号产生器，技术指标如下： ①能够输出1KHz 脉冲信号； ②能够输出10KHz 脉冲信号； ③能够输出100Hz 脉冲信号； 方案一： 方案一原理框图如图1所示。 降频 降频 图1 方案一脉冲分频电路的原理框图 方案二： 方案二原理框图如图2所示。 升频 降频 图2 方案二脉冲分频电路的原理框图 由555定时器组成的多谐振荡器产生频率为10KHZ 的脉冲信号 由74LS160组成的十分频电 路 由74LS160组成的十分频电路 输出 1KHZ 输出 100HZ 输出 10KHZ 由555定时器组成的多谐振 荡器产生频率 为1KHZ 的脉冲信号 锁相环升频 74LS160降频 输出10KHZ 输出100HZ 输出1KHZ

脉冲信号的产生与整形

上次课内容及要求： 1、反馈置数法及应用。（熟悉） 2、时序逻辑电路的应用举例。（了解） 3、时序逻辑电路一章小结。 本次上课内容（2学时） 第六章 脉冲信号的产生与整形 两种方法：利用脉冲振荡器直接产生脉冲；对已有的波形进行整形变换。 能实现该功能的电路有：单稳态触发器、多谐振荡器、施密特触发器及定时器。 §6-1 单稳态触发器 单稳态触发器有3个特点：①电路有一个稳态,一个暂稳态；②在外来触发信号的作用下，电路可由稳态翻转到暂稳态；③暂稳态不是一个能长久保持的状态，经过一段时间后，电路会自动返回到稳态。 单稳态触发器的结构类型：与非门构成；微分型、积分型；TTL 、CMOS ：单片集成。 6-1-1 微分型CMOS 单稳态触发器 一、电路组成及工作原理 如图1：、为CMOS 或非门，通过RC 微分电路耦合。设1G 2G T OFF ON V V V ==，V 称为门坎电平。 T 1、稳态 无触发信号，即0=i V 时，CMOS 门的输入端不 取电流，电容C 在稳定状态又相当于开路，则为低电平，为高电平，使电容两端的电压接近为0，这是电路的稳态。 02V 01 V 图1 微分型单稳态触发器 2、外加触发信号，电路由稳态转入暂态。 当正跳上升到时，的输出变为低电平，经电容C 耦合，使为低电平，则门的输出为高电平。但电路的这种状态是不能长久保持的，故称之为暂态。 i V T V 1G R V 2G 02V 3、由暂稳态自动返回稳态 电路进入暂稳态后，经电阻R 及门的输出电阻对电容C 充电，不断上升， DD V 1G R V

当上升到时，产生如下的正反馈过程（假定这时触发信号已消失） ： R V T V ↑↓→↑→→0102V V V C R 充电 电路迅速退出暂态。 暂稳态结束，电容C 通过电阻R 放电，使C 上的电压恢复到触发前的初始值，即为电路的恢复过程。电路各点的工作波形如图2所示。图中，由于CMOS 门的输入端有保护二极管存在，所以，V 波形的最大值为V R D DD V +，而不是V 。 T DD V +二、电路主要参数 1、输出脉冲宽度 po t 图2 电路各点波形 输出脉冲宽度t （暂态的维持时间）可根据V 的波形计算得 R po ) ()() 0()(ln 2t V V V V t R R R R po ?∞+?∞=τ 由于V =0，)0(+R DD R V V =∞)(，RC =τ，V T R V t =)(2，得 T DD DD po V V V RC t ?=ln 如果DD T V V ，则 2 1= RC t po 7.0≈ 2、最高工作频率 max f 设触发信号V 的时间间隔为T ，则应满足。为恢复时间，即为暂稳态结束后电容C 放电到0V 所需时间，一般约为i re po t t T +>re t re t d τ3，d τ为放电时间常数。这样，最小时间间隔re po t t T +=min 。因此，单稳态触发器的最高工作频率为： re po t t T f += = 1 1min max 常用的集成单稳态触发器属TTL 型的有74LS121、74LS123等，属CMOS 型的有

秒脉冲产生电路模块设计

2.3.3 秒脉冲产生电路模块设计 2.3.3.1 电路模块的作用 该模块的作用是将10kHz时钟信号经过10000分频得到1Hz的秒脉冲时钟信号，做为秒计数电路模块的输入时钟信号。因此，该模块有2个端口，输入端口为clk_10kHz，输出端口为clk_1Hz。 2.3.3.2 设计思路 输入的时钟信号频率为10kHz，周期为0.01ms；输出的时钟信号频率为1Hz，周期为1s；由此可看出，输出信号的频率比输入信号的频率降低了10000倍，因此周期提高了10000倍；因此在编写程序代码时，设计一个中间计数器jsq，目的是对输入信号进行计数；当计数器jsq从0计数到4999时，计数了5000次，输出信号持续为高电平；而当计数器jsq从5000计数到9999时，同样也计数了5000次，然后输出信号持续为低电平；由此可以得知输出的信号周期为输入信号的10000倍，从而实现了10000分频的目的，并使得输出信号的占空比为50%。 2.3.3.3 程序代码及代码解析 1. 模块声明 module FDIV(clk_1Hz,clk_10kHz); /*模块声明*/ 。。。。。。 endmodule 模块名：FDIV；两个端口：clk_1Hz和clk_10kHz 2. 端口定义：注意输入信号和输出信号的位宽 input clk_10kHz; /*输入端口定义*/ output clk_1Hz; /*输出端口定义*/ 3. 数据类型说明 reg clk_1Hz; /* clk_1Hz为寄存器型变量*/ reg[13:0] jsq; /*jsq为中间计数器变量*/ 由于电路中需要一个计数器来计数，因此定义了一个中间变量jsq，且数据类型为寄存器型（reg型），该计数器能从0计数到9999（10000次），故位宽为14位。 4. 逻辑功能描述 （1）代码一： always @(posedge clk_10kHz) begin if(jsq<4999) begin jsq<=jsq+1;clk_1Hz<=1; end else if(jsq==9999)