将负脉冲转换为正脉冲电路设计与实现

本例中的电路可将负脉冲转换为正脉冲。尽管这个任务看似简单，但负脉冲的幅度为-5V~-2V。按照不同应用要求，正脉冲也需要不同的脉冲宽度，而负脉冲是梯形的。脉冲必须先经过一个长距离的传输线才能到达某个控制设备。有多个电路可以解决这一问题，具体要看脉冲幅度以及形状。

　　图1给出了一个电路，它只需要一个5V的电源。它有高的触发器阈值，最大限度提高了噪声抑制能力。本电路需要一个大的输入电流，它可以与集电极电流相比拟。另外，它还需要一个CMOS或TTL（晶体管-晶体管逻辑）反相器，用于阈值电压下的触发。如果输入脉冲为梯形，则输出脉冲宽度不等于输入脉冲的宽度。可以这样计算阈值V T- ：VT-=-［（V+ -V IH）×R1/R2+0.62］，其中， V T-为较低的电压阈值，V+是电源电压，而VIH是74HC132的高电平输入电压。图2显示了输入与输出波形。

　　图1，本电路使用单一电源，有良好的噪声抑制能力，但不能可靠地转换梯形脉冲。

　　图2，输出脉冲宽度近似于输入脉冲的主要负极部分

　　图3是一个脉冲整形器，它将3μs的负极脉冲转换为正脉冲。输出脉冲的宽度非常接近于输入脉冲的宽度。本电路不需要大的输入电流，也不需要反相器。它的电压阈值低于图1中的电路：V T- ≥-0.3V，但图3中的电路需要两个电源电压：±5V。图4给出了图3中电路的波形。

　　图3，可以用这个电路转换脉冲极性，但它需要双电源。

　　图4，脉冲宽度最小为3μs。

　　图5中的电路更进了一步。它使用一只廉价的LM211或LM311 IC比较器，产生的正输出脉冲完全相等于输入脉冲的宽度，而电平可调。电阻R3与R4设定了比较器的阈值电压，但它取决于负电源的电压值。用方程VT-=［V-/（R2+R4）］×R4可以计算出阈值电压，其中V-是负电源电压。图6给出了电路的波形。

　　图5，电路中的一只比较器产生出精确的脉冲宽度。

　　图6，正输出脉冲与负输入脉冲的宽度基本相等。

　　如果脉冲宽度为2μs或更长，可以使用不太贵的LM211比较器。否则，应采用一款高速比较器。这样就无需额外的输出电阻R1。LM211需要这个电阻的原因是，该IC是集电极开路电路。这种电路需要两个电源电压。

　　图7中的电路可以将负极性脉冲转换为正脉冲，而输出并不依赖于输入脉冲的幅度。这一版使用的是单电源和一只555定时器。它产生所需要宽度的正输出脉冲。电阻R1与R3建立了一个饱和阈值。可以用VT-=V+/3×（1-2R3/R1）计算此阈值，其中V+为555定时器的电源电压。电阻R2与电容C1设定脉冲宽度。方程 t=1.1R2C2计算输出高态的持续时间。为了让电路正常工作，饱和脉冲必须短于所需要的脉冲宽度，而脉冲周期则必须大于t。电阻R3必须至少为1.5kΩ。电阻R4可选。

　　图7 本脉冲转换器使用了一只555定时器

　　与图1、图3、图5中的电路相比较，图7中的电路运行在低电阻负载上，输出可拉入或供出电流达200mA，或可工作在大电容负载下。电路不需要额外的反相器或驱动器。电阻R5用于保护IC，防止输出端短路。

　　图8给出了电路的波形。

　　图8 图7中的555定时器产生所需脉宽的正脉冲