【追根溯源】在数电中脉冲波形的产生和整形电路
1. 门电路组成的施密特触发器
-
解释：施密特触发器是一种具有滞回特性的比较器电路，通常由门电路（如与非门、或非门）构成。它有两个阈值电压（上限和下限），能够有效消除输入信号中的噪声。
-
特点：
-
具有滞回特性，抗干扰能力强。
-
输入信号在阈值范围内波动时，输出不会频繁跳变。
-
-
应用：
-
波形整形（将不规则的输入信号转换为规则的方波）。
-
噪声过滤（消除信号中的噪声干扰）。
-
电平检测（用于检测信号是否超过某个阈值）。
-
-
公式：
-
上限阈值电压（VT+）和下限阈值电压（VT−）由电路中的电阻分压决定。
-
滞回电压（VH）：VH=VT+ − VT_。
-
2. 微分型的单稳态触发器
-
解释：微分型单稳态触发器是一种脉冲生成电路，其输出状态在触发后会保持一段时间（由RC电路决定），然后自动恢复到稳态。
-
特点：
-
输出脉冲宽度由RC时间常数决定。
-
电路简单，但抗干扰能力较弱。
-
-
应用：
-
脉冲延时（生成固定宽度的脉冲信号）。
-
定时控制（用于需要短暂定时的场合）。
-
-
公式：
-
输出脉冲宽度（Tw）：Tw≈0.69⋅R⋅C。
-
3. 积分型的单稳态触发器
-
解释：积分型单稳态触发器也是一种脉冲生成电路，其输出状态在触发后会保持一段时间，然后恢复到稳态。与微分型相比，积分型电路对噪声的抑制能力更强。
-
特点：
-
输出脉冲宽度由RC时间常数决定。
-
抗干扰能力较强。
-
-
应用：
-
脉冲生成（生成固定宽度的脉冲信号）。
-
定时控制（用于需要短暂定时的场合）。
-
-
公式：
-
输出脉冲宽度（Tw）：Tw≈1.1⋅R⋅C。
-
4. 对称式多谐振荡器
-
解释：对称式多谐振荡器是一种自激振荡电路，能够生成对称的方波信号。其电路结构对称，输出信号的占空比为50%。
-
特点：
-
输出方波的占空比为50%。
-
振荡频率由RC时间常数决定。
-
-
应用：
-
时钟信号生成（用于数字电路的时钟源）。
-
方波信号生成（用于测试和驱动电路）。
-
-
公式：
-
振荡周期（T）：T=1.38⋅R⋅C。
-
振荡频率（f）：f=1/T。
-
5. 非对称式多谐振荡器
-
解释：非对称式多谐振荡器是一种自激振荡电路，能够生成非对称的方波信号。其电路结构不对称，输出信号的占空比可调。
-
特点：
-
输出方波的占空比可调。
-
振荡频率由RC时间常数决定。
-
-
应用：
-
可调占空比方波生成（用于PWM控制）。
-
时钟信号生成（用于需要非对称时钟的场合）。
-
-
公式：
-
高电平时间（T1）：T1=0.69⋅R1⋅C。
-
低电平时间（T2）：T2=0.69⋅R2⋅C。
-
振荡周期（T）：T=T1+T2。
-
振荡频率（f）：f=1/T。
-
6. 环形振荡器
-
解释：环形振荡器由奇数个反相器（如非门）首尾相连构成，能够生成高频振荡信号。
-
特点：
-
电路简单，振荡频率高。
-
频率由反相器的延迟时间决定。
-
-
应用：
-
高频时钟信号生成（用于高频数字电路）。
-
测试电路（用于验证电路的响应速度）。
-
-
公式：
-
振荡周期（T）：T=2⋅n⋅td，其中n为反相器的数量，td为每个反相器的延迟时间。
-
振荡频率（f）：f=1/T。
-
7. 555定时器接成施密特触发器
-
解释：555定时器可以通过外部电路配置成施密特触发器，利用其内部的比较器和触发器实现滞回特性。
-
特点：
-
具有滞回特性，抗干扰能力强。
-
阈值电压可调。
-
-
应用：
-
波形整形（将不规则信号转换为规则方波）。
-
电平检测（用于检测信号是否超过某个阈值）。
-
-
公式：
-
上限阈值电压（VT+）：VT+=2/3VCC。
-
下限阈值电压（VT−）：VT_=1/3VCC。
-
滞回电压（VH）：VH=VT+ − VT_。
-
8. 555定时器接成单稳态触发器
-
解释：555定时器可以通过外部RC电路配置成单稳态触发器，触发后输出一个固定宽度的脉冲信号。
-
特点：
-
输出脉冲宽度由RC时间常数决定。
-
电路简单，易于实现。
-
-
应用：
-
脉冲延时（生成固定宽度的脉冲信号）。
-
定时控制（用于需要短暂定时的场合）。
-
-
公式：
-
输出脉冲宽度（Tw）：Tw=1.1⋅R⋅C。
-
9. 555定时器接成多谐振荡器
-
解释：555定时器可以通过外部RC电路配置成多谐振荡器，生成连续的方波信号。
-
特点：
-
输出方波的频率和占空比可调。
-
电路简单，应用广泛。
-
-
应用：
-
方波信号生成（用于测试和驱动电路）。
-
时钟信号生成（用于数字电路的时钟源）。
-
-
公式：
-
高电平时间（T1）：T1=0.69⋅(R1+R2)⋅C。
-
低电平时间（T2）：T2=0.69⋅R2⋅C。
-
振荡周期（T）：T=T1+T2。
-
振荡频率（f）：f=1/T。
-
总结：
-
施密特触发器：用于波形整形和噪声过滤，具有滞回特性。
-
单稳态触发器：用于生成固定宽度的脉冲信号，常用于定时和延时。
-
多谐振荡器：用于生成方波信号，对称式和非对称式分别适用于不同占空比需求。
-
环形振荡器：用于生成高频时钟信号，电路简单但频率高。
-
555定时器：功能强大，可配置为施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器，广泛应用于定时、波形生成和电平检测。
