微分与积分电路的应用：延时输出与触发脉冲生成

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：让其通过接在微分电路后的用NAND元件构成的缓冲器，可以得到图5-46所示脉宽狭小的触发脉冲。τ=k·C·R图5-46微分电路在图5-46中，C=1.0μF，R=100Ω，观测该波形时的常数k=C·R/τ=1。在积分电路后，通过用NAND元件制作的缓冲器，就能够如图5-47所示，得到比输入波形延迟时间常数τ的输出波形。

1.微分电路

由图5-46（a）虚线范围内的电容器和电阻器所、构成的电路叫作微分电路。它是在时间上把图5-46（b）所示的输入波形进行微分的电路。图5-46（b）的各种波形都是用同步示波器观测到的。让其通过接在微分电路后的用NAND元件构成的缓冲器，可以得到图5-46（b）所示脉宽狭小的触发脉冲。该脉冲的脉宽可以通过电容和电阻值的乘积（时间常数）并依据下列公式求得。这里，k为常数。

τ=k·C·R(s)

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图5-46　微分电路

在图5-46（b）中，C=1.0μF，R=100Ω，观测该波形时的常数k=C·R/τ=1。

这与同步示波器所观测到的值基本一致。并且，通过图5-46（a）虚线范围内的微分电路，图5-46（b）中实线和虚线的波形都能被观测到。如果要消除虚线部分，只形成实线部分的波形，则可如图5-46（a）所补充说朋的那样，给电阻器P并列连接续一个二极管（例如1N60）。

下面，我们将说明一下该电路的工作原理。A波形进入图5-46（a）的输入端后，首先信号将从低电平上升到高电平。于是，电容器C将迅速被充电，但是电荷会通过电阻器R流入接地线，电容器的电压将会呈指数函数曲线而减少。同时，输入波形经由元件E制作的反相器时，波形会向上凸出，在这一瞬间，B波形会反相下凹。接着，电容器C的电压一通过元件E的阀电平，波形就再次反相，形成脉宽非常狭小的脉冲。最后，通过元件F再次使C的波形反相，就能得到波形D。

2.积分电路

图5-47（a）所示的虚线范围内的部分是积分电路。将其与图5-46比较一下，可以看出，虽然它们都分别接入了电容器和电阻器，但是，其作用却有很大不同。

如图5-47（b）所示，我们把形成在时间上对输入波形进行积分的电路叫作积分电路。在积分电路后，通过用NAND元件制作的缓冲器，就能够如图5-47（b）所示，得到比输入波形延迟时间常数τ的输出波形。并且，输出波形的脉宽比输入波形的脉宽要宽。这样，τ1和τ2的延迟时间就会不同。下面，将说明一下其工作原理。

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图5-47　积分电路

像A那样的波形进入图5-47（a）的输入端后，首先在A中信号将从高电平下降到低电平。于是，在电容器C中储存的电荷会开始向电阻器R和元件E流动，电容器C的电压将沿着B的指数函数曲线（积分波形）减少。电容器C减少的电位一经过元件E的阈电平，之前的低电平信号就会像C的波形那样开始上升，变为高电平。因为A的波形再次向上凸出，电位就会变成高电平，所以电容器C的电压会再次增大。此时，因为有电阻器及，电位不会急剧增大。该电容器增大的电压再次经过元件E的阈电平，C中所示的高电平信号就会下降为低电平信号。最后，通过元件F使C波形反相，就能得到输出波形D。

微分与积分电路的应用：延时输出与触发脉冲生成

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