发布时间 : 星期一 文章基于单片机的数字存储示波器设计更新完毕开始阅读ca81c7c32cc58bd63186bdea
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发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。
它是一种阈值开关电路，具有突变输入、输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。
它在性能上有两个重要的特点：
第一，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。
第二，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。
利用这两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地清除。施密特触发器可以由门电路构成，也可作成单片集成电路产品，且后者最为常用。 2.施密特触发器的应用 （1）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，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。图3-5的例子中，输入信号是由直流分量和正弦分量叠加而成的，只要以信号的幅度大于VT+即可在施密特触发器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。
ViVT+VT-t（ms）0Vo0t（ms）
图3-5用施密特触发器实现波形变换
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（2）用于脉冲的整形
在数字测量和控制系统中，由传感器送来的波形边沿较差，此外，脉冲信号经过远距离的传输后，往往会发生各种各样的畸变，利用施密特电路可以对这些信号进行整形。如图3-6所示就是脉冲整形。
图3-6脉冲整形电路
波形变换模块设计方案采用由LM339系列实现的施密特的电路，如图3-7所示
图3-7 频率计算电路原理图
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在图中
RdReUa?VOL (3-4) Rd?ReRd?ReRdReVT??Ua?VOH (3-5)
Rd?ReRd?ReVT??式中VOL,VOL分别为高，低输出电平。
假设输入信号为正弦波，则输出如图3-5所示，为一脉冲波形。 3.单稳态触发器74121构成的脉冲整形电路
TTL集成器件74121是一种不可重复触发集成单稳态触发器，74121由触发信号控制电路、微分型单稳态触发器、输出缓冲电路三部分组成。
74121集成单稳态触发器有3个触发输入端,其功能表如表3-1所示。
表3-1单稳态触发器74121的功能表
（1）触发
若B为高电平，A1、A2中的一个为高电平，输入中有一个或两个产生由1到0的负跳变。
若A1、A2两个输入中有一个或两个为低电平，B 发生由0到1的正跳变。 （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值。74121的定时电容连接在芯片的10、11引脚之间。若输出脉宽较宽，而采用电解电容时，电容C 的正极连接在Cext输出端（10脚）。对于定时电阻，使用者可以有两种选择：
·采用内部定时电阻（2 kΩ），此时将9号引脚（Rint）接至电源VCC（14脚）。 ·采用外接定时电阻（阻值在1.4～40kΩ之间），此时9脚应悬空，电阻接在
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11、14脚之间。74121的输出脉冲宽度tW≈0.7RC。通常R的数值取在2～30kΩ之间，
C 的数值取在10pF～10μF之间，得到的取值范围可达到20ns～200ms。该式中的R可以是外接电阻Rext，也可以是芯片内部电阻Rint(约2kΩ)，如希望得到较宽的输出脉冲，一般使用外接电阻。 （3）单稳态触发器
单稳态触发器的工作特性具有如下图著特点： 第一、它有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；
第二、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；
第三、暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。
由于具备这些特点，单稳态触发器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。
由LM339组成的施密特的电路，产生脉冲信号后，由于波形不很规则，可能会产生一些毛刺，所以有74121构成脉冲整形电路对施密特电路产生的脉冲进行调整，电路中A1、A2都接地，故为上升沿触发。电路图如图3-8(a)所示
（a） (b)
图3-8脉宽调整及分频电路
该电路调整后的脉宽由以下公式(3-7)算得
Tw?Rex (3-6) ?tCle?nxt2代入具体值得
Tw?1.05m s
则UO输出的便是一个脉宽为1.05ms脉冲了，在经过一个二分频电路，如图3-8(b)所示。最终产生的信号是脉宽为2.1ms的脉冲波形，将其送入单片机的P3.2（INT1）进行频率的计算。
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